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)

[DVK_]

Самая дешевая - ASUS Xonar D1

Порядка 60 евро у нас. Дороговатая игрушка. Хотя, конечно, это будет прибор...

[Борисыч44]

А она реальные 192 или опять "химия" - большой вапроц...

24-битный аналогово-цифровой преобразователь:
Cirrus-Logic CS5361* 1 (114 дБ SNR, Max. 192 кГц / 24 бит

Частотная характеристика -3 дБ, входящий сигнал 24 бит / 96 кГц:
= <10 Гц до 46 кГц

Судя по ДШ при 192 на 77кГц -3дБ т.е. еще вполне работает, задействован ли он в карте?

[DVK_]

Перезалил
http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2UI.exe

Ручной ввод
Cin - входная ёмкость, шунтирующая опорник.
Crl - межканальная ёмкость.
Lin - индуктивность щупов.
Rin - сопротивление щупов.

[Борисыч44]

Ручной ввод

с Сrl, Lin, Rin получилось, а Син не попадаю на разных объектах нужно корректировать

В маткаде тоже такое сделал, но массивы на каждый опорник, Син пока не делал, как то она у меня по другому действует???

[DVK_]

А вы с предусилителем работаете? Я бы, скорее, Crl не доверял, так как она ещё и внутренняя может быть. Взаимопроникновение по ёмкостному типу внутри схемы, т.е. эта Crl, или какая-то её часть может быть нагружена на некое внутреннее сопротивление, от опорника независящее.

[Борисыч44]

Вчера вытаскивал коробочку с предусилителем, но там видимо что то отпало, т.к. Спр под 100пФ показывает и почти не зависит от опорника, да и всякой неучтенки больше, а на мелких опорниках отлично мерит - почти без шумов.

Я больше Crl не доверяю, так как она ещё и внутренняя может быть.

конечно это и емкость наших проводов, и емкость монтажа, и внутри АЦП проникание из канала в канал идет по емкостям связям, я когда то замерял это проникание, и оно было эквивалентно фильтру 1 порядка т.е. у меня можно его почти полностью скомпенсировать одним Сrl - что и происходит, правда после её компенсации остается еще что то более низкочастотное растущее к НЧ (в принципе там уже сильный шум и помогает только сглаживание с соседними отсчетами - на графике Z, X, R уже ничего не разобрать)
- включен вывод параллельной и последовательной схем, при параллельной результат лучше - как бы подключен резистор 116МОм и паралельно ему емкость щупов меньше 1пФ (к 20кГц уменьшается до 0.02пФ) последовательная схема из 87Мом и 24пФ на 500Гц и минимум 0.2пФ

[DVK_]

Меня не оставляет дурная идея - а что если вам поставить дополнительную ёмкость Cin пик на 200-500 и прописать её в сетапе?
Может она "пересилит" этот глюк? А заодно и с Crl также попробовать...

при параллельной результат лучше

Это тонкий намёк на то, что в ZM нужно делать паралельное моделирование?

[DVK_]

Нашел ошибку - при загрузке ини файла Cin использовался "0" при расчётах, хотя в сетапе показывалось то, что было в ини.
Исправил, перезалил http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2UI.exe

---------- Добавлено в 10:46 ---------- Предыдущее сообщение в 10:43 ----------

Померял 1кОм и 10кОм с опорником в 1кОм, Cin одно и то же в обоих случаях (в пределах шума, естественно) - 440 пФ.

[Борисыч44]

Меня не оставляет дурная идея - а что если вам поставить дополнительную ёмкость Cin пик на 200-500 и прописать её в сетапе?

С входной емкостью так и делал, я не в курсе как это реализовано у вас, когда пытался это делать в маткаде в формулу входил объект и опорник, подсчет шел в два этапа, сначала вычислялось среднее сопротивление объекта, вычислялась поправка и потом учитывалась при рисовании графика т.е. "последовательное приближение" , но тогда еще не обнаружил "прыжки" и потому похерил посчитав результат нуждающимся в постоянной подстройке...

Может она "пересилит" этот глюк?

Как то вчера увидел, что есть емкостная составляющая и последовательно резистор, но это проверить надо и посчитать приводя результат к величине опорника - тогда проще будет, сейчас на 3.3к и 120к Срл Син меняется от 54 до 33пФ

А заодно и с Crl также попробовать...

Пока её корректирую на ХХ - с резисторами вылезает индуктивность и потому не понятно, что и чем корректировать

Это тонкий намёк на то, что в ZM нужно делать паралельное моделирование?

Тонкий намек на толстую необходимость , настаивать конечно не в праве, но согласитесь что Z бывают как последовательного так и параллельного типа, а разница в добавлении еще одной кнопочки и формулки Z||=1/Z-- с последующим разложением в R|| и Im||, ну и мелочи типа проверки на 0, а в итоге приятная функция (которая у многих измерителей имеется ;) )

---------- Добавлено в 13:18 ---------- Предыдущее сообщение в 13:14 ----------

Померял 1кОм и 10кОм с опорником в 1кОм, Cin одно и то же в обоих случаях (в пределах шума, естественно) - 440 пФ.

Ого! не слабо - тогда понятно почему это так волнует...

---------- Добавлено в 13:45 ---------- Предыдущее сообщение в 13:18 ----------

Сначала нужно ввести Срл (у меня получилось 4.3пФ), потом Син, если так при опорнике 1.6к - 1кОм 54пФ, 10к 53.5пФ - во уже значительно интересней

[DVK_]

я не в курсе как это реализовано у вас

Ну, последовательных приближений у меня нет, там же всё сразу считается.
Правый канал меряет напряжение на опорнике зашунтированном ёмкостью Cin. Так вот, чтобы получить ток, который нужен для измерения неизвестного Z (зашунтированного Crl, но про это пока забудем) нужно напряжение правого канал разделить на некое комплексное Zref, образованное параллельным соединением реального Rref и паразитной мнимой Cin. Фактически, вместо
Zxс=Rref*(Ul/Ur-1) я пишу Zxс=Zref*(Ul/Ur-1). Потом вспоминаю, что Zxс - является паралельным соединением некого неизвестного Zx и Crl. Отсюда, обращая формулу последовательного соединения, нахожу Zx и (остались мелочи) вычитаю из него Lin и Rin.

Что-то большое у вас Crl, у меня оно 7-8 пф. Cin - да, большое, порядка 440 пф, у меня провода около метра длиной.

---------- Добавлено в 12:06 ---------- Предыдущее сообщение в 12:04 ----------

сейчас на 3.3к и 120к Срл меняется от 54 до 33пФ

Так это Cin у вас, наверно, так меняется.

[Борисыч44]

Так это Cin у вас, наверно, так меняется.

Да, описАлся

Cin - да, большое, порядка 440 пф, у меня провода около метра длиной.

я активную коробочку пока забраковал из за плохих кабелей, платы, переключателей (коробочка предполагалась универсальная, но видимо не судьба) - больше 10МОм не измеряет даже на опорнике 33к, а на пассивнике с 1к6 и 100МОм проскакивают - тут правда провода короткие с фторопластовой изоляцией - рекомендую

---------- Добавлено в 14:40 ---------- Предыдущее сообщение в 14:30 ----------

Фактически, вместо
Zxс=Rref*(Ul/Ur-1) я пишу Zxс=Zref*(Ul/Ur-1)

Понятно, я тогда еще не понимал как учесть эти последовательны/параллельные емкости и соорудил, что то считающее "в лоб" с подгонкой коэффициентами (как то работало, но понятно, что криво и не универсально)

Надо последовательность настройки выработать, что за чем, тогда проще будет, и может до аФФтоматизации процесса дойдем

[Борисыч44]

Собственно всё!!! алгоритм настройки готов
попутно нашел еще одну емкость - разделительную на входе АЦП
её величина виртуальная, как с ней быть пока не ясно

Итак:
1 калибруем как обычно на замкнутых щупах (пока для своего варианта калиборвки и одного опорника, но наверное получится и с учетом Zщупов)

2 по точному резистору определяем получившуюся величину опорника

3 на ХХ в диапазоне 10-20кГц определяем Срл


4 подключаем резистор близкий к опорнику и в том же диапазоне определяем Син
для этого инвертируем Im и в паралелной схеме получаем Син (считаем что измеряемый резистор идеальный, вообще нужно учитывать конструктивную С резистора и оставлять её)

5 в диапазоне до 100Гц с инвертированной Im в последовательной схеме определяем Срзд

Вот что получается при скорректированной Син


Как будет с разными опорниками еще поиграю

[DVK_]

1. Лучше без опорника. Смысл этой калибровки, чтобы каналы находились в одинаковых условиях. Потом можно будет Lin и Rin померять.
2. Да. Особенно важно для высокоомных, когда они входным сопротивлением карты шунтируются.
3. При опорнике больше килоома. Можно просто Ctrl-C, Ctrl-V сделать из результатов измерений.
4. Тоже с большим опорником. Я просто подбирал вручную, чтобы Im поплоще было.
5. Не понял, как? В смысле, измерительная схема.
6. С малым опорником, КЗ щупов. Находим индуктивность щупов и Ctrl-C, Ctrl-V из результатов в поле ввода Lin. То же можно сделать и для Rin, если уверены в постоянстве контактного сопротивления.

[Борисыч44]

Не понял, как? В смысле, измерительная схема.

это я в маткаде делаю - для отображения емкостей из лог |Z| сделал инверсию Im - вот она и пригодилась. Схема остается тойже, просто нужно знак поменять тогда "индуктивность" объекта (равного опорнику), станет емкостью опорника - её и используем (она ведь в параллельной схеме параллельно опорнику и получается), по поводу "последовательной" емкости засомневался - не низкочастотный ли это шум??? - прога видит увеличение сигнала и воспринимает это как емкость последовательно с опорником - может можно и его как то пересчитать , пока не понял как, шум ведь штука уровнезависимая - проверить надо...
В предыдущий пость добавил картинку с откорректированным результатом

[asmvvv1]

Кому эта тема интересна, можете посмотреть ссылки:
http://forum.sibnet.ru/index.php?showtopic=1086673&st=100
http://forum.sibnet.ru/index.php?showtopic=1304295
http://forum.sibnet.ru/index.php?showtopic=1086673&st=60

[Борисыч44]

Лучше без опорника.

Не получается компенсация L, R щупов, вопервых потому, что калибровка должна выполняться в режиме измерения напряжения - без тока (что бы не влияли Z проводов), а ЗК имеет довольно низкое Rвх, во вторых не желательно использовать какие бы то нибыло схемы компенсации Z (а я с ними намудрил), в третьих нужно стремиться к стабильности L и особенно R (механические переключатели в этом плане ), поэтому первое что приходит это полевые ключи, с индуктивностью надо думать как обеспечить её стабильность...

[DVK_]

ЗК имеет довольно низкое Rвх

Так 3 кОм-а вашей карты всё-ж много больше Z проводов, так что я считаю, что здесь всё нормально, ведь главное, чтобы входы находились в одинаковых условиях.

Схемы компенсации, конечно, использовать не надо, либо их как-то описывать придётся....

стабильности L и особенно R

Да, L щупов трудно зафиксировать, разве что сделать их жёсткими для измерения SMD элементов. Но эта стабильность того хе плана, как и при калибровке с низкоомным опорником, когда Lin и Rin ещё не было. Про механические переключатели не понял - их сопротивление контакта всё же много меньше сопротивления опорника, меньше 1 ома ведь вряд ли кто опорник будет использовать. А R щупов - да, сравнимо с контактным, так что его лучше в 0, наверное ставить...

[Борисыч44]

эта стабильность того хе плана, как и при калибровке с низкоомным опорником

да очень похоже, попробовал поискать наиболее L стабильный вариант кабеля (это наверное и в учебниках можно найти, но пошел по экспериментальному пути - заоднем обкатать Zm компенсацию), пришел к выводу - нельзя использовать коаксиал и другие кабели с близко расположенными жилами (где наблюдается конструктивное снижение L линии)
Вот пример: 4х проводная "лапша" (2.5м), подключены 2 внешние жилы, внутренние не задействованы, скомпенсирована 3400нГн, 168мОм

Это то же но внутренние жилы замкнуты (получился КЗ виток уменьшающий индуктивность) L-3170нГн, R-170мОм

скин при желании можно уменьшить литцендратом, и длина будет значительно меньше
Пора попробовать вариант проводов с опорником у ЗК и широкой лапшой

[antiluser]

Хорошая программа. Избавила от необходимости покупать RLC измеритель.

[Борисыч44]

Попали на глаза древние 85г КЕА-||-10 82000х25, прежде чем выбросить решил замерить

честно, не ожидал от них такого - 10мОм, обещаные 82000 и Z почти ровный до 22кГц - им же скоро 30лет!