Измеряем RLC

[Борисыч44]

Попала прога http://deforg.free.fr/Zmeter.html

Попробовал в пассивном режиме - понравилось, но есть ограничения из за малого Rвх ЗК и есть опасность её спалить.

Сделал активную коробочку - питание+/- 5В (чтоб не выжечь вход ЗК), повторители на 544уд1, мощный буфер для прокачки 0.5 Омного опорника (мах 3.3кОм) - экранировать нужно очень прилично иначе 50,100,150Гц и т.д. торчат на - 50/-60дБ, ещё лучше вынести транс из коробочки.

На коротких проводах легко измеряет от миллиомов до единиц мегом, от сотен тыс мкФ до единиц пФ, от единиц микрогенри до .... (измерил пока только ТВ - 3Ш, и неск. силовиков - до 15Гн показывает)

Выяснился недостаток - на больших резисторах начинают влиять паразитные емкости монтажа (при опорном 33к и паразитных 3пФ) практически невозможно измерить резисторы более неск. МОм и соответственно пикушки.

Простая схемка - сигнал можно взять с комповых колонок, здесь нет компенсации паразитной емкости, поэтому опорник не стоит выбирать больше 1-3кОм



Входной диф усилитель измеряет падение на опорнике без учета сопротивления входных и выходных проводов (правда есть сомнение относительно индуктивности от клеммы до опорника - она войдет в его Z, возможно нужно измерять прямо на опорнике, а провод скомпенсируется калибровкой). Оптимальнее собрать схему в щупах, по крайней мере вход.



Эти картинки с пассивного варианта - один резистор 20Ом вся "коробочка", на 1 индуктивность, на 2 резистор, на последней кусок провода 1м (в принципе, для ремонтов этого хватило бы)

С активной коробочкой (но ещё без емкостной компенсации) получается так:
тот же 1м провода

68000мкФ

висячие щупы

при подключении 1.5пФ честно прибавляет, (пока нет никаких экранов и трансик в коробочке).

Добавляю схемку выхода и компенсатора Спар

Выход компенсатора подключен к экрану переключателя - "паразит" работает против "паразита"

Как оказалось, для стабильной работы нужны драйвера без всяких АРУ, с неограниченной АЧХ, без "улучшайзеров" и т.д., штатные к Вин7 и Реалтеку обрезали АЧХ до 150-7000Гц и Zmetr с ними не работает, первоначально сменил их воткнув какую то внешнюю ЮСБ звуковуху

Еще раз вернулся к выбору оптимального опорника - для этого измерил Rвых, оказалось 150Ом вот такой опорник и надо ставить, дальнейшее его уменьшение приводит к пропорциональному снижению напряжения (при моих 20Ом выигрыш получается вдвое 20/65000х8.5=2.62мОм, зато сверху теряем в те же 8 раз), т.о. повторитель на выход и малый опорник нужны для желающих уверенно измерять мОмы

Версия с расширенным частотным диапазоном до Fд/2 http://deforg.free.fr/Download/Zmeter2.exe
В последних версиях введена логарифмическая шкала сопроитвлений, компенсация паразитных емкостей и сопротивлений ЗК правда для правильной настройки желательно иметь параллельную схему замещения, которая реализована в Маткадовской приблуде Zok5.zip, для компенсации Свх (Сin) подключаем на вход резистор равный опорнику Zm при этом покажет его сопротивление и индуктивность, но это так действует емкость параллельная опорнику, поэтому в Маткаде включаем параллельную сх. зам-я и включаем "-Im", полученную емкость заносим в окно "Cin", делаем измерение на висячих щупах полученную емкость заносим в окно "Clr"
- так выглядят висячие щупы в Маткаде (это пассивный вариант с опорником 82Ома), так же можно посмотреть зависимость реактивностей, сопротивлений, потерь от частоты, сгладить графики, изменить окно измерения

Версия http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2UIa.exe универсальная для обычной и схемы с выделенными каналами тока и напряжения

Версия с фиксированным уровнем выходного сигнала http://deforg.free.fr/Download/ZMeter2Skalinas1a.exe - иногда использую как генератор и чуть стабильнее результат из за отсутствия автоподстройки.

На всякий случай системная инфа (ЗК бортовая)

[nikolayms]

Борисыч44, вот это "ЭНЭРГИЯ"!!!

[Борисыч44]

Да не, это у меня моцион перед сном - пару часиков че нить поделал - потом спицца отлично и думается само, без напряга.

Сейчас мысль пришла - в ZM спектр подобен белому шуму - основная энергия на ВЧ и разрешение там же, а на НЧ первые частоты отстоят др. от др. на целую октаву и шум ЗК здесь больше, из за этого зачастую приходится просто отрезать первые кГцы (хотя это самые важные частоты для звука - мы ведь не просто параметры элементов хотим знать), отсюда предложение к DVK - а что если сделать распределение энергии в соответствии с 1/F т.е. на НЧ частоты стоят дольше (соответственно С/Ш за счет накопления улучшается) тогда и шум по спектру выровняется - собственно из за НЧ и выконючил усреднение

Надо же - обманул ZM - подал на него шум, белый и розовый

- 330мкГн родной генератор

- то же белый шум до 1кГц усреднение 30сек - самый низ хоть заусредняйся

- все то же только шум розовый - сразу НЧ выровнялись!

- белый в полной полосе 3сек - НЧ улетели, ВЧ почти попали

- то же розовый - НЧ почти в нулях, ВЧ страшные, но индуктивность точнее сходится с родным вариантом

- 100нФ белый щум, до 10кГц, 10сек - Re на НЧ как всегда (и у родного такое бывает) емкость врет

- все то же, шум розовый - Re на НЧ пляшет, но емкость правильная!

А если это делать на синусе?? - была бы конфетка

[DVK_]

А почему именно 1/f ? Да к тому же Вы не знаете по какой формуле идёт завал ЗК на низких частотах. Нужно просто смотреть за уровнем шума на каждой частоте во время калибровки и в соответствии с этим корректировать амплитуду каждой гармоники. Чтобы по всему спектру шум был одинаковый. Или увеличивался с частотой как... сходу не могу сообразить по какой формуле. Чтобы амплитуда падала с ростом плотности гармоник в единице спектрального диапазона. Надо подумать... Да, и ещё ведь уровень шума на каждой частоте будет зависеть от характера Zx...

[Борисыч44]

А почему именно 1/f ? Да к тому же Вы не знаете по какой формуле идёт завал ЗК на низких частотах.

1/F потому, что можно было проверить на розовом шуме, "завал" не особо интересует, калибровка и относительные измерения все пережуют

Нужно просто смотреть за уровнем шума на каждой частоте во время калибровки и в соответствии с этим корректировать амплитуду каждой гармоники. Чтобы по всему спектру шум был одинаковый.

Добавить амплитуду можно только статистически, убавлять не имеет смысла это только чуть ускорит процесс измерения. Вот шум моей ЗК (у других будет подобная же картина) фиолетовая кривая FFT=32768

- до 300Гц 1/F в чистом виде, коричневым то же но с FFT увеличенным в 16 раз, каждое удвоение 3дБ, итого 12 дБ выигрыша на НЧ, если реализовать логарифмическую скорость изменения частоты до 1-3кГц, то мы получим и стабильность на НЧ и не увеличим шум на ВЧ и скорость измерения не сильно упадет.
Вот кстати шум на 16/24бит и ФФТ в 4 раза, думаю понятно что где.

На днях маткад упал и похоронил под собой написанное (как то он не всегда хочет восстанавливать потерянное?)

В последней версии приладил таки усреднение, что бы оно не сильно мешало надо его включать на не сильно меняющихся функциях - скажем Re у резистора, поэтому сделал общий регулятор и включатели на все измеряемые величины - получилось неплохо - стало видно малейшие изменения индуктивности (и стало быть и огромные емкости, где бы их только такие найти )

- чуть больше 1см провода - вывод резистора! 0.7мОм и 15нГн такие величины измерял только на 1МГц мосте, правда там точность была повыше - калибровать приходится после каждого включения, делал процедуру калибровки с усреднением нескольких 30сек измерений, но видимо похерю - долго/нудно/ и каждый раз новые данные.

- а можно и резонанс электролита на 22000мкФ посмотреть.
- он же но подключен проводами по 10см.

[Борисыч44]

DVK_,

Тут подумалось, можем ли мы вводить поправки как Z - ведь они должны взаимодействовать по правилам сопряженных чисел т.е. иметь два решения с + и - аргументом, не отсюда ли выскакивают смещения на емкостях как в Re так и в Im?

[Борисыч44]

Попробовал разобраться с кондерами - подключил 22мкФ и отрицательные Re пропали (все таки для более серьезных измерений нужен ряд опорников), итак это К73-16, подключен у самого корпуса


В черном квадрате средние значения Re, C, tg, в красном мин и мах емкость, в зеленом то же тангенс (замечу что ESR меняется от 750мОм на НЧ до 0.4мОм на ВЧ, XL 320Ом - 350мОм), видим рост "емкости" после 10кГц(???)

Взял кусак провода около 30см

Сопротивление стабильное 9мОм, индуктивность то же 320нГн

Соединил в послед
- тангенс естественно улетел
но на на 22кгц видим прирост С аш на 1.7мкФ! () а появился он из за разного знака реактивного сопротивления - у 21мкФ -350мОм, а у провода +40мОм итого -310, что прога и поняла как увеличение емкости (эти "тонкости" совсем не видны и не понятны на одночастотных измерителях, так же не понятны причины небаланса моста)... Сейчас самое время придумать, как определить собственную L конда.

[DVK_]

DVK_,

Тут подумалось, можем ли мы вводить поправки как Z - ведь они должны взаимодействовать по правилам сопряженных чисел т.е. иметь два решением с + и - аргументом, не отсюда ли выскакивают смещения на емкостях как в Re так и в Im?

Не совсем понял... Почему по правилам сопряжённых?

А насчёт собственной L кондёра - нужно просто моделировать измеренную кривую Z(f) эквивалентной схемой и подгонять L, C, R по методу наименьших квадратов, так как напрямую их пересчитать (как это было в случае L и C по отдельности) скорее всего не получится.

[Борисыч44]

Не совсем понял... Почему по правилам сопряжённых?

Ну мы ведь перемножаем / делим вектора, а если Z равен корню из суммы квадратов, то квадрат Im будет всегда положительным или я перемудрил , сейчас прикрутил модуль на Re и вроде пока не увидел косяков (если не считать 23Гц)

- Re и tg в лог сетке - все пучком

[DVK_]

Вообще, Z- оно комплексное. А корень из суммы квадратов вещественной и мнимой части - это модуль Z. Насчёт Im - а зачем его в квадрат возводить? Это Вы перемудрили.

[Борисыч44]

А корень из суммы квадратов вещественной и мнимой части - это модуль Z.

так я и говорю, что при перемножении двух Z должны перемножаться их модули и складываться аргументы. Im возводим в квадрат (как и Re) по "Пифагоровым штанам" - получаем длину вектора - амплитуду и т.д. во всех тонкостях вычислений не разбирался, просто написал что помножить/поделить, а МатКад сам посчитал, поэтому и всплывают ненужные вопросы и сомнения сейчас и так считает, вроде правильно и знаки результатов не скачут.

Прикинул способ определения L у С - взял к73-16 22мкФ (у него слабо меняется емк. от частоты) выставил частоты ~ 9-20кгц, определил минимум емк. около 10кГц, и мах на 20кГц - это как бы индуктивный довесок, определил длину паразитного провода увеличивающую эту разницу в двое (тогда они как бы должны быть равны) - получилась длина примерно равная корпусу конда - что в общем то логично , и с 0.1 К78-2 примерно тоже, а вот для фторопластового к72п-6 проволочка оказалась почти в трое длиннее корпуса (т.е. на лицо повышенная инд-ть), у к50-24 2200мкФ инд увеличилась вдвое на длине выводов необходимой для пайки на плату - это все справедливо если емкость не падает по частоте выше того минимума, иначе инд-ть занижается...
или надо экстраполировать поведение емкости по низкочастотному участку???

[Борисыч44]

Поигрался с резонансами:

- параллельный контур 22мкФ и 332мкГн

- последовательный, без неравномерностей в Im - он стремится к нулю и если бы его смотреть в лог шкале то был бы резкий провал, но она включается только на положительных значениях параметра.

А вот какой то глюк
- все то же но измерение начинается с чуть более высокой частоты???

Нет не глюк - это так выглядит резонанс " с точки зрения индуктивности"
- принудительно заставил нарисовать емкостную кривую, опять все красиво.

[Борисыч44]

Померил разные RCA - больше всех удивили Черновские четырехсотрублевые - сопротивление в 2-5 раз больше чем у других - если нормальные около 1мОма, китайские дешевые 2-2.5, то эти 4.5 -5!!! - из какого чермета их делают? (а я все удивлялся откуда такой "своеобразный" звук )

Контакты релюх ТКЕ21 (2А контакты белые)

Немецкое С6/22 (дистанционный переключатель, контакты Au, Ag, 17Ni)

РЭС47 инд-ть побольше, но сопротивление значительно меньше.

[Борисыч44]

DVK_ Хотел попробовать калибровку поправками на разных опорниках, но столкнулся с меняющимся Кп (вся кривая гуляет на 1-2 десятитысячных) и кривизной Im которая не лечится просто поправочной L, остается ещё какая то типа квадратичной кривизны, она же есть и на Re - можно конечно забить на эти поддиапазоны (0.33 и 3.3Ома) - если уже на пассивном варианте и 20Ом начинает влиять качество подключения и положение измерительных проводов, уже просто интересно откуда такая кривулина берется?

[Борисыч44]

Посмотрел как влияет КЗ виток на катушку

- сердечник ферритовый стержень, среднее R пол Ома

- положил её на кусок фолгированного текстолита

- сделал КЗ виток из припоя, потери растут (Re max 9Ом), добротность падает в основном на ВЧ - сердечник то не замкнут, а индуктивность почти не меняется.

[Борисыч44]

Решил проверить необходимость верхних опорников - оказалось, что вполне можно обойтись 3.3кОм (на 33кОм появляются жуткие гигаомы (явно врет ) и собственная емкость уже не позволяет реализовать большое сопротивление опорника.

емкость входа, между крокодилами около 2см

- геркон, т.е. у него порядка 0.1пФ или меньше.

- переход КБ кт315 (в качестве развития идеи можно прикрутить смещение переходов и мерить по всем правилам)

- конд. 1.5пФ, минус свои 0.5пФ - все получается достаточно точно

33Ком не нужен! как и 0.3 и 3Ома

[skalinas]

Борисыч44

Нашел программу Multi Meter v.0.03.
Измерение электрического сопротивления, емкости, индуктивности с помощью обычного ПK
Вот сама программа

Сравнил вашу программу ZmeterRaw с прогой Multi Meter v.0.03, пришел к выводу:
1. Обе программы мерят индуктивность практически одинакова.
2. При измерении электролитов большой емкости ZmeterRaw занижает значение на нулевой частоте, а при увеличении частоты погрешность только возрастает. Multi Meter v.0.03 таких проблем нет.
3. Зато у Multi Meter v.0.03 скачут значения и занижена разрядность.

Как правильно мерить емкости более 100мкФ прогой ZmeterRaw и можно ли добавить выбор в ручную одной фиксированной частоты измерения, путем ввода значения этой частоты?
Есть ли возможность ковырнуть Multi Meter v.0.03 увеличив время осреднения как в ZmeterRaw?
Multi Meter v.0.03 вполне хватает для радиолюбительских измерений.

[skalinas]

Купил такую USB звуковую карту.


Характеристика:SB Creative X-Fi Xtreme Audio Surround 5.1 <USB>

Использовал такой шнур для соединения с измерителем и опорным сопротивлением.

После сборки заметил, что звуковая карта снижает примерно на 1 Ом опорное сопротивление (опорное сопротивление взял 100 Ом). Очень доволен работай измерителя, стоит своих денег!
Вот сам шнурок:

[Борисыч44]

После сборки заметил, что звуковая карта снижает примерно на 1 Ом опорное сопротивление (опорное сопротивление взял 100 Ом)

Это как? или он не достаточно точный? обычно значение сопротивления меньше номинала и со временем оно растет.

Замерил параметры заряженного неделю назад аккума NiCd GP1000 - подключил электролит 4700 и откалибровал с ним ZM, замкнул входы измерителя, подключил акк. (он зарядил электролит) - после этого можно мерить - размыкаем входы


эквивалентная емкость на 23Гц больше Фарады (70Гц 140мФ), минимум на 5-6кГц около 7000мкФ, выше переходит в индуктивность эквивалентную 6 см провода на 22кГц, тангенс никакой т.к. ЭПС 160-100мОм

[Борисыч44]

DVK, если еще здесь, наверное не плохо было сделать кнопочки - типа стандартных частот измерения 100/120/1000/10000Гц (немного не совпадают +/-3/7Гц, но это уже мелочи)

Нарисовал в одном масштабе Z желтый, ESR красный и модуль реактивного с-я зеленый, для 22000мкф (левый график)

Оцифровка по правому краю графика
Резонанс ИМХО очень наглядно

[skalinas]

Это как? или он не достаточно точный? обычно значение сопротивления меньше номинала и со временем оно растет.

Измерял опорное сопротивление когда шнурок отключен от звуковой карты, а потом подключил к звуковой карте и тоже померил, обнаружил разницу в 1Ом. Это наверно на входе звуковой карты стоит резистор примерно на 10кОм, он и снижает опорное сопротивление. Заметил эту проблему так, мерил сопротивление порядка 100кОм, было сильное расхождение с измерениями другим прибором, путем подгонки значения опорного сопротивления, оно оказалась примерно на 1Ом ниже, а когда замерил опорное сопротивление когда шнурок включен в звуковую карту, то получил тоже значение опорного сопротивления.