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LCR-Meter-Software für Digital-Oszilloskop
Suche nach: oszilloskop (10600) |
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BID = 687682
QuirinO
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Guten Abend beisammen...
Ich bin gerade dabei, eine Software zu schreiben, mit der ich mein Oszilloskop als automatisiertes LCR-Meter benutzen kann.
Ansteuerung erfolgt über Agilent VISA, fersteuerung des Oszilloskops funktioniert soweit.
Ich werte Amplituden und Phasenverhältnis von Strom und Spannung am Messbauteil aus und errechne daraus dach den bekannten Formeln
-L oder C
-Parallelwiderstand
-ESR
Die Berechnung und Messung des Bauteilwertes funktioniert grössenordnungsmässig besser als die 8BIT Genauigkeit des Oszilloskopes
Mein Hauptproblem besteht in der korrekten Berechnung des ESR.
Da hier Frequenzen im 100kHz-Bereich ausgewertet werden und Phasenlagen von 88-90° in den für den ESR interessanten Berech fallen bekomme ich aufgrund der schlechten Zeitlichen Ausflösbarkeit der Phasenlage (ich werte die Nulldurchgänge aus) keine brauchbaren Ergebnisse. Ich habe schon viel rumgerechnet und gelesen, leider komme ich so auf keinen grünen Zweig.
Ich denke jedenfalls dass dies nicht über die Auswertung der Phasenlage erfolgen kann, da 0,5° bei 100kHz 13,8 nS entspricht, man aber an der Polstelle einer Tangensfunktion rechnet (Winzige änderung -> Riesige Messwertabweichung) Eine Messabweichung von 0,5° bei einem 1 pF Kondensator ergibt schon eine Veränderung des ESR von etwa 50kOhm, er sollte aber im Bereich von mOhm liegen.
Deshalb meine Frage - Wie wird sowas in komerziellen ESR-Metern gelöst? Die kommen teilweise auf Genauigkeiten im mΩ Bereich, davon kann ich nur träumen. |
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BID = 687733
perl
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Zitat :
| | Ich werte Amplituden und Phasenverhältnis von Strom und Spannung am Messbauteil aus |
Aber eben nicht genau genug. 
Nicht immer ist das naheliegende Verfahren auch das Geeignete. Ein Zollstock eignet sich auch nicht besonders als Ersatz für eine Mikrometerschraube.
Außerdem solltest du nichts Unmögliches verlangen.
1pF hat bei 100kHz einen Blindwiderstand von 1,6MOhm.
Damit in Reihe geschaltet möchtest du einen Widerstand von
Zitat :
| | sollte aber im Bereich von mOhm liegen. |
messen.
Das erfordert einen Messfehler in der Größenordnung von 10-9 und das schaffen, wenn überhaupt, nur die besten staatlichen Metrologielabors.
Die machen das übrigens auch nicht mit Meßzeug vom Restpostenhändler, sondern geben sich etwas mehr Mühe: http://www.ptb.de/de/aktuelles/arch......html
Ganz entsprechendes gilt für die Messung der Nulldurchgänge.
Nebenher möchtest du eine derartige Präzisionsmessung auch noch in 2,5µs durchführen. Das wird wohl nichts. 
Der ESR im Verhältnis zum Blindwiderstand ist ja nichts anderes als der tan(delta) bzw. der Verlustfaktor. Unter praktischen Gesichtspunkten wird man dafür Werte bis zu etwa 10-4 erwarten.
Dafür wurden schon zu Zeiten der Dampfradios einige Messbrückenschaltungen entwickelt, denn es ist viel leichter einen kleinen Messwert als Abweichung von Null zu bestimmen, als wenn er auf einem großen Gleichsignal aufsitzt.
Ein weiteres einfaches Verfahren ist es die Resonanzbreite eines Schwingkreises zu messen. Dieses kommt vor allem für Induktivitäten in Frage, weil die ja i.d.R. größere Verluste als die Kondensatoren haben.
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BID = 687748
QuirinO
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Also lautet die Antwort schlichtweg:
"Mit dem Oszilloskop so nicht möglich"
Dachte ich mir schon fast!
Dankeschööön
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BID = 687766
perl
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Zitat :
| | Mit dem Oszilloskop so nicht möglich |
Auch nicht ohne.
Verlustreiche Kondensatoren, wie Elkos und hochkapazitive Keramiktypen wird man so aber beurteilen können.
Man muss sich bei Messverfahren generell Gedanken machen, was die Mathematik zu dem betreffenden Verfahren sagt und außerdem, welchen Einfluss die durch den Messaufbau hervorgerufenen systematischen Fehler haben.
Was nützte es dir, wenn du bei deinem utopischen Messziel die Zeit des Nulldurchgangs auf Attosekunden genau bestimmen könntest, wenn gleichzeitig parallel zu deinem perfekten Kondensator die Tastspitze des Oskars mit echten 10 MOhm liegt?
Dann steigt der tan(delta) von den fiktiven 10 -9 auf 0,16 und jedes Promille Fehler des Teilerwiderstandes würde den Messwert um das Hunderttausendfache verfälschen.
Dass dann parallel zu dem 1pF Kondensator auch noch die 10pF des Tastkopfes liegen, verbessert die Situation nicht wirklich.
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BID = 687771
QuirinO
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Ok das Thema ESR hab ich mir mit dieser Messmethode ja inzwischen aus dem Kopf geschlagen, aber ich möchte zumindest Kapazitäten und Induktivitäten möglichst genau bestimmen.
Muss mir mal Gedanken drüber machen, ob dich die Kapazität des Tastkopfes irgendwie schaltungstechnisch (Impedanzwandler-Verstärker? Handle ich mir durch die Verstärkung eine Phasendrehung ein?) ausgleichen oder herausrechnen kann...
Ehrlich gesagt ist das Thema zeimlich an der Grenze meines Theorie-Wissens
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BID = 688138
QuirinO
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Zitat :
| | Dann steigt der tan(delta) von den fiktiven 10-9 auf 0,16 und jedes Promille Fehler des Teilerwiderstandes würde den Messwert um das Hunderttausendfache verfälschen. |
Unabhängig von Sinn oder Unsinn einer ESR messung mit dem Oszilloskop habe ich mir jetzt Gedanken über die Messung der Genauigkeit Phasenlage gemacht.
Ich messe die Phasenlage von Strom und Spannung NUR im Messzweig (linker Schaltungsteil), der Tastkopf (rechter Schaltungsteil) beeinflusst mir doch diesen Messwert nicht, auch interessiert mich ja der Stromfluss durch den Tastkopf nicht, es erfolgt bei den Frequenzen die ich hier messe auch noch keine nennenswerte Phasendrehung des Messignals. (siehe angehängte Simulation meines Oszilloskop Tastkopfes + Eingangsbeschaltung)
Hab ich schon wieder einen Denkfehler?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 4 Mai 2010 23:33 ]
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BID = 688145
perl
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Zitat :
| | Ich messe die Phasenlage von Strom und Spannung NUR im Messzweig (linker Schaltungsteil), |
Wo mißt du denn da den Strom? 
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BID = 688211
QuirinO
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Sorry, war gestern schon spät, ioch hab das nicht eingezeichnet, eigentlich hatte ich es mit einem Transimpedanzverstärker vor, bisher hab ichs mit einem einfachen Shunt gemacht.
Ich meld mich heut abend nochmal mit details wenn ich dann Zeit habe.
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BID = 688321
QuirinO
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So, Jetzt hab ich den Strommesszweig mitsimuliert und jetzt weiss ich auch, was du meinstest. Die ganze Messchaltung liegt in Reihe zum Messwiderstand, die Transimpedanzschaltung verursacht selbst noch eine Schöne Phasendrehung von fast 30°. So viel zur Genauigkeit. (Rot ist der eigentliche Strom durch den zu messenden Kondensator, Blau die Äquivalente Eingangsspannung am Oszilloskop)
Irgendwie bin ich völlig auf dem Holzweg.
Benutzen Geräte wie z.B.
SMD-Messpinzette
Unterschiedliche Schaltungen um Wert und ESR zu bestimmen? Oder ist es mit einem schnellen Analog-Digital-Wandler ohne "Kompensationsschaltung" besser möglich genaue Messungen durchzuführen? Ich versuche doch nur, das Messprinzip zu verstehen.
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BID = 693133
perl
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Zitat :
| | Benutzen Geräte wie z.B. SMD-Messpinzette Unterschiedliche Schaltungen um Wert und ESR zu bestimmen? |
Vor allem wahrscheinlich unterschiedliche, d.h. dem Meßproblem angepasste, Frequenzen.
Das verlinkte Gerät habe ich auch schon vor längerem gesehen. Ich fand es recht teuer, und deshalb habe ich das unbestimmte Gefühl, daß darin der Netzwerkanalysator-IC von AD werkelt.
Baupläne von vergleichbaren LCR-Metern mit µC sind aber schon vor etlichen Jahren, vorwiegend in amerikanischen Amateurfunkforen, veröffentlicht worden.
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BID = 693480
QuirinO
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Meinst du den AD8302?
Denkst du dass dieser IC für einen Eingenbau eines solchen Messgerätes in Frage kommt oder ist der mit Hobby mitteln nicht zu bezwingen?
Was ich jetzt gefunden habe kostet der 20 Euro in einzelstückzahlen.
Jetzt hab ich beim recherchieren noch folgendes IC gefunden das vielversprechend aussieht, hab mich aber noch nicht eingelesen. Meintest du das?
AD5933 ?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 1 Jun 2010 19:52 ]
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