Электроника
Цифровые измерители иммитанса E7-20/E7-25 и их применение
Внешний вид измерителя иммитанса E7-20 показан на рис. 4. Прибор имеет вполне современный вид - большой ЖКИ индикатор и очень простое, но функционально полное управление с помощью небольшого числа клавиш. 4проводная измерительная схема с выносными пробниками и автоматическая калибровка нуля обеспечивают возможность измерения очень малых значений L и C в широком диапазоне частот.
Рис. 4. Внешний вид измерителя иммитанса E7120
В табл. 1 приведены сравнительные характеристики цифровых измерителей иммитанса E7-20 и E725 с одними из измерителей АМ3001 (фирмы АКТАКОМ) и LCR-829 фирмы GOOD WILL.
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.
Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| при |Z| свыше 10 МОм до 1 ГОм определяются из выражения
где δz1 - пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| из табл. 2 на пределе 10 МОм; |Z| - измеренное значение модуля комплексного сопротивления в МОм.
Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| при |Z| от 0,01 мОм до 0,1 Ом определяются из выражения
где δz2 - пределы допускаемой относительной основной погрешности по |Z| из табл. 2 на пределе 1 Ом.
Пределы допустимой основной относительной погрешности по |Z| при напряжении измерительного сигнала менее 1 В определяются умножением значения предела из табл. 2 на
где U - напряжение измерительного сигнала в вольтах, установленное на табло прибора.
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:
где f - рабочая частота, С (L) - измеренное значение емкости (индуктивности). Пределы допустимых основных погрешностей по Rp, Rs Lp, Ls, Cp, Cs, Xs, Gp, D, Q, j, I соответствуют значениям, приведенным в табл. 3.
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.
При этом коррекция нуля холостого хода должна проводиться при отсутствии измеряемого объекта, а коррекция нуля короткого замыкания - при закороченных проводником зажимах, расположенных вплотную.
При измерении объектов трехзажимной конструкции экранный вывод объекта нужно подключать к корпусному выводу УП-2. На рис. 6 представлено несколько примеров подключения к измерителю различных объектов и измерение их параметров при использовании трехзажимной конструкции подключения: а - измерение емкости экранированного конденсатора, б - измерение емкости между экранированными обмотками трансформатора, в - измерение емкости между экранированными контактами реле, г - измерение фазировки обмоток трансформатора и коэффициента трансформации, д - измерение проходного иммитанса резистора или конденсатора с влагозащитным пояском и е - измерение индуктивности вывода компонента.
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.
Рис. 7. Окно программы для подключения измерителя E7120 к персональному компьютеру
Последнее позволяет создавать автоматизированные комплексы для измерения параметров объектов с сосредоточенными постоянными и осуществлять из разбраковку.
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.
Рис. 8. Внешний вид малогабаритного измерителя иммитанса E7125
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.
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.
Литература
- Дедюхин А. А. Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC). http://www.prist.ru/info.php/articles/lcr-meters.htm.
- Афонский А. А. Измерители импеданса АКТАКОМ. Контрольноизмерительные приборы и системы. № 4, 2007.
- Измеритель иммитанса E7-20. Руководство по эксплуатации. Минск, ОАО "МНИПИ".
- Измерения в электронике. Справочник/Кол. авторов под ред. В. А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Комментарии
-
Спасибо друг, за список литературы.
-
Я приветствую достижения белорусских разработчиков (все же земляки). Только автор данной публикации мягко говоря подмачивает репутацию. Данная статья (если ее можно назвать статьей) очень похожа на реферат студента-первокурсника неэлектрической специальности. У автора полная путаница в понимании импеданса, адмитанса и иммитанса. Я уже не говорю о классификации методов измерения и построения измерительных цепей. Не имею права навязывать, но по доброте рекомендую почитать классику: 1.Гриневич Ф.Б. Автоматические мосты переменного тока. – Новосибирск: редакционно-издательский отдел СО АН СССР, 1964 г – 216 с. 2.Гриневич Ф.Б., Сурду М.Н. Высокоточные вариационные измерительные системы переменного тока. - К.: Наукова думка 1989.- 192с. 3.Карандеев К.Б. Методы электрических измерений. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952 4.Кнеллер В.Ю., Агамалов Ю.Р., Десова А.А. Автоматические измерители комплексных величин с координированным уравновешиванием; Энергия 1975г. 5.Раздельное преобразование комплексных сопротивлений. Добров Е.Е., Татаринцев И.Г., Чорноус В.Н., Штамберг Г.А./Под ред. Г.А.Штамберга. - Львов: Вища школа. Изд-во при Львов. ун-те., 1985. - 136 с. 6.Трансформаторные измерительные мосты. / Под общ. редакцией. К.Б. Карандеева. - М.: Энергия, 1970. - 280с. 7.Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. С.Л.Эпштейн, В.Г.Давидович, Г.И.Литвинов и др. - М.: Советское радио, 1978. - 192 с. 8.Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов. М.-Л., "Энергия",1971. Есть много еще литературы, но перед тем как публиковать подобные статьи хотя бы ознакомьтесь с литературой [6,7,8]. Успехов Вам на просторах импедансометрии.