Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Układy półprzewodnikowe pełniące ważne funkcje pomocnicze w układach lampowych.

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » sob, 3 września 2016, 10:56

^ToM^ pisze:Lektura na weekend:
Dobry opis, nawet dobrze się czyta - szkoda tylko, że dla jednego rodzaju kondensatorów.
Pozdrawiam

Jado.

Einherjer
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 949
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wrocław/Nysa

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Einherjer » sob, 3 września 2016, 20:07

Jado, z tego co wiem, mikrouszkodzenia dielektryka są "naturalnym" procesem i powstają cały czas, choćby na skutek rozszerzalności cieplnej folii aluminiowej. W kondensatorze, który jest cały czas pod napięciem, naprawiają się na bieżąco, jeśli kondensator leżał nieużywany uszkodzenia kumulują się co skutkuje podwyższonym prądem upływu przy ponownym formowaniu. Ciekawym doświadczeniem byłby pomiar energii zaabsorbowanej przez dielektryk.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » czw, 22 września 2016, 20:55

Czołem.
Dziękuję Kolegom za dostarczone materiały. Rozprawa doktorska również bardzo ciekawa, szczególnie, że dotyczy powszechnie występującego zjawiska. Przy okazji kupiłem sobie dwie książki, wymienione w "literaturze", z której korzystał autor "Rozprawy doktorskiej" - [33] J. Kossakowski: "Elementy dyskretne RC Poradnik" z 1979 roku, oraz J. Kotecki: "Kondensatory", wydanej w roku 1962.
W którejś ze swoich wcześniejszych wypowiedzi wspomniałem o wysokiej jakości kondensatorze tantalowym 47 μF/35 V, który przy napięciu 10 V miał prąd upływności na poziomie 10 nA. Okazało się, że wspomniany przeze mnie inny kondensator (pokazany na zdjęciu PHILIP 220 μF/400 V) ma mniejszy prąd upływności przy napięciu kilkuset woltów (napięcie kilkadziesiąt razy większe niż w przypadku kondensatora tantalowego, przy ponad czterokrotnie większej pojemności!). Napięcie tego kondensatora mierzyłem codziennie o godzinie 21-ej, przez kilka ostatnich tygodni. Zmiany napięcia kondensatora przedstawia poniższa tabela:
220uF.png
Teraz będę sprawdzał na nim napięcie co miesiąc :wink:

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » czw, 22 września 2016, 21:43

Witam :-)

Ciekawe jak się im udało zrobić ten kondensator? Może to jakaś produkcja kosmiczna, która przypadkiem dostała się na rynek konsumencki? ;-)
Jak widać - jak się chce to można - tylko producentom się by to nie opłacało, bo nic by się nie psuło, a tymczasem kondensatory elektrolityczne w sprzęcie elektronicznym psują się jednak dosyć często.

W sumie to ciekawe na czym polega różnica - dielektryk chyba taki sam - AL2O3, więc może skład elektrolitu?
A może technologia wykonania warstwy tlenkowej - musiało tam zostać bardzo mało dziur i mikropęknięć.

Pozdrawiam
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » pt, 23 września 2016, 10:00

Czołem.
Jado pisze:Ciekawe jak się im udało zrobić ten kondensator? Może to jakaś produkcja kosmiczna, która przypadkiem dostała się na rynek konsumencki? ;-)
Jak widać - jak się chce to można - tylko producentom się by to nie opłacało, bo nic by się nie psuło, a tymczasem kondensatory elektrolityczne w sprzęcie elektronicznym psują się jednak dosyć często.
W tamtym okresie kondensator ten uchodził za całkiem zwyczajny, produkowany przez firmę PHILIPS i masowo montowany, między innymi w odbiornikach TV, które produkowali. W nocie katalogowej możemy przeczytać, że PHILIPS gwarantuje ciągłą pracę tych kondensatorów przez okres co najmniej 210 tysięcy godzin (prawie 25 lat nieprzerwanej pracy) w temperaturze 40°C:
http://www.vishay.com/docs/28340/056057psmsi.pdf
Kilka lat temu ten sam egzemplarz miał jeszcze lepsze parametry, gdyż przez wiele miesięcy, leżąc w pudle ze starymi płytami TV w mojej kotłowni, prawie w ogóle się nie rozładował. Pisałem już jak nieprzyjemnie się o tym przekonałem, "mierząc" jego napięcie dłonią... :cry:
W tym miejscu może warto wrócić do poprzedniej Twojej wypowiedzi:

Jado pisze:A więc jednak dobrze myślałem :-) Co w takim razie z teorią uszczelniania dielektryka w procesie wtórnego formowania kondensatora - po jego zwinięciu w zwijkę? Wyglądało by, że jest to proces jednorazowy, który odbywa się w procesie produkcji i potem nie potrzeba go powtarzać (późniejszy wzrost prądu jest wynikiem prądu absorpcji jak stwierdziliśmy wyżej).
Jak w tej sytuacji należy wyjaśnić rozformowywanie starych (np. przedwojennych) kondensatorów elektrolitycznych, które po podłączeniu do napięcia po dłuugim czasie nieużywania, wykazują duży prąd upływności, który jednak po dłuższym czasie formowania powraca do normalnych wartości?
Proces psucia się dielektryka (zwiększania się prądu upływności kondensatora) postępuje bardzo powoli i bardzo długo też trwa proces ponownej jego naprawy. Stosunkowo szybko następuje spadek dużego prądu upływności rozformowanego kondensatora, który wiele lat leżał nieużywany, ale na powrót bardzo dobrych parametrów kondensatora czeka się już znacznie dłużej. Trzeba też odróżnić większy prąd "upływności" kondensatora, występujący zaraz po jego włączeniu po kilku dniach od rozładowania (ten składnik prądu upływności bierze się ze zjawiska absorpcji dielektrycznej), od większego prądu wywołanego rozformowaniem się kondensatora. Jeden z kondensatorów po rozładowaniu obciążyłem rezystorem 1 MΩ i zauważyłem, że prąd tego rezystora płynie przez wiele godzin (spływają ładunki zagnieżdżone). Opisywany przeze mnie kondensator PHILIPSA był wcześniej przez kilkanaście lat nieprzerwanie naładowany do mniej więcej stałego napięcia (ok. 300 V; przetwornica pracowała zarówno podczas pracy jak i czuwania odbiornika TV), więc jego dielektryk był w tym czasie cały czas "regenerowany" i przez to mógł mieć świetne parametry.

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » pt, 23 września 2016, 18:29

Hmmm...mam takie jedno urządzenie, które pracuje nieprzerwanie od 2002 roku (sterownik automatyki domowej) - są tam i kondensatory elektrolityczne. Ciekawe czy ich prąd upływu też jest taki mały (a pracują w dosyć trudnych warunkach, bo niedaleko jest radiator stabilizatorów napięcia, który się dość sporo grzeje).

Generalnie patrząc, to elektrolity jako elementy samoregenerujące się (dielektryk), powinny być dość niezawodnymi elementami pod warunkiem ich regularnego (i zgodnego ze specyfikacją kondensatora) używania pod napięciem.
Co zatem powoduje ich uszkodzenia? Wysychanie elektrolitu to spadek pojemności (kłaniamy się tutaj ruskim kondensatorom w aluminiowej obudowie, zalewanych od spodu żywicą koloru kości słoniowej i naszym rodzimym, pękającym "czerwoniakom" :lol: ).
Ale co powoduje ich puchnięcie, a nawet wybuch?
Na pewno wydzielają się jakieś gazy (wodór?), ale co jest tego przyczyną? Przebicie dielektryka? Lawinowy wzrost prądu upływności spowodowany np. przegrzaniem, starzeniem, itp?

Tak swoją drogą - czy zjawisko absorpcji dielektrycznej nie jest pokrewne ze zjawiskiem elektretowym? : https://pl.wikipedia.org/wiki/Elektret
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » pt, 23 września 2016, 20:14

Jado pisze:Hmmm...mam takie jedno urządzenie, które pracuje nieprzerwanie od 2002 roku (sterownik automatyki domowej) - są tam i kondensatory elektrolityczne. Ciekawe czy ich prąd upływu też jest taki mały (a pracują w dosyć trudnych warunkach, bo niedaleko jest radiator stabilizatorów napięcia, który się dość sporo grzeje).
Trudne warunki pracy kondensatora (w podwyższonej temperaturze) raczej skracają jego żywotność i mogą powodować nie spadek, a wzrost prądu upływności. W nocie katalogowej kondensatora (z linku podanego przeze mnie w poprzedniej wypowiedzi) można wyczytać, że dopuszczalny okres przechowywania kondensatora elektrolitycznego w temperaturze 85°C może wynosić tylko 500 godzin (to jedynie 20 dni!). Poza tym jest tak duża liczba typów kondensatorów elektrolitycznych, w tym tak dużo kiepskich, że niektóre po prostu mają marne parametry ze względu na swoją konstrukcję oraz skład elektrolitu, i żadne formowanie tego nie poprawi. Te Philipsy 057 kiedyś przekląłem, gdyż stały się powodem kilku moich porażeń prądem elektrycznym, a dwa razy, dzięki długiemu (trwającego wiele miesięcy) magazynowaniu w nich energii, z czego nie zdawałem sobie wówczas sprawy, doprowadziłem do całkowitego zniszczenia pozostawiony mi do naprawy sprzęt (kupiłem klientom nowe urządzenia...) :oops:
Jado pisze:Ale co powoduje ich puchnięcie, a nawet wybuch?
Na pewno wydzielają się jakieś gazy (wodór?), ale co jest tego przyczyną? Przebicie dielektryka? Lawinowy wzrost prądu upływności spowodowany np. przegrzaniem, starzeniem, itp?
Przyczyną puchnięcia, lub rozerwania kondensatora może być albo rozkład elektrochemiczny elektrolitu z wydzieleniem wodoru (zły skład, elektroliza... - https://pl.wikipedia.org/wiki/Kondensat ... rolityczny ), albo wzrost temperatury kondensatora, doprowadzający elektrolit do wrzenia i zamiany w parę (wskutek dużego prądu upływności, dużego prądu tętnień i umieszczeniu kondensatora blisko innych źródeł ciepła - płyty główne komputerów, zasilacze...)...
Jado pisze:Tak swoją drogą - czy zjawisko absorpcji dielektrycznej nie jest pokrewne ze zjawiskiem elektretowym? : https://pl.wikipedia.org/wiki/Elektret
Faktycznie, jest pewne podobieństwo... Ciekawe, że o absorpcji dielektrycznej można przeczytać w książkach z lat 50. XX wieku, a w książce "Sztuka Elektroniki" wydanej w roku 2006 P.Horowitz i W. Hill informują, że przyczyny tego zjawiska nadal nie są do końca poznane... :shock:

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » ndz, 25 września 2016, 00:27

Czołem.
Wracając do tematu pomiarów mostkiem RLC, zawsze zastanawiałem się, po co komu tak dziwne zakresy. Z reguły mostki nie mierzą małych indukcyjności, za to w górnym zakresie mogą mierzyć indukcyjność do 10000 Henrów. Widział ktoś z Kolegów dławik o takiej indukcyjności? :wink: Z kolei stratność D mostki mierzą dobrze, gdy stratność ta ma dużą wartość. W przypadku kondensatorów wnoszących mniejsze straty dokładność wskazań mostka, dla tego konkretnie parametru, bardzo szybko spada. Co z tego, że mostek Motech MT4090 może wyświetlić stratność rządu np. 0,0001, jeżeli wynik (w najlepszym przypadku) podawany jest z dokładnością ±0,002, a przy najwyższych częstotliwościach pomiarowych jeszcze dużo gorszą. Za to górny zakres wyświetlanych wartości stratności może osiągać 9999.
MIC4090.pdf
(419.23 KiB) Pobrany 47 razy
Pojemność kondensatorów z gorszej jakości dielektrykiem zmienia się w zależności od częstotliwości. Można to zauważyć szczególnie w przypadku kondensatorów poliestrowych. Zmierzyłem parametry dziewięciu typów kondensatorów o pojemności 1 nF. Były to kondensatory widoczne na zdjęciu poniżej.
kond_roz.jpg
W tabeli zamiast stratności "D" podałem jej odwrotność, czyli dobroć Q=1/D, która jest bardziej przydatna przy wyznaczaniu teoretycznej dobroci obwodów rezonansowych (dobroć obwodu LC jest równa odwrotności sumy odwrotności dobroci kondensatora i cewki Q=1/(1/QC+1/QL), jak przy liczeniu rezystancji połączonych równolegle rezystorów). Wyniki dobroci, wyświetlane przez mostek jako 2001...9999, wpisywałem jako ">2000", gdyż ich precyzyjne podawanie nie ma większego sensu, ze względu na możliwe odchyłki we wskazaniach mostka. Takie wartości otrzymałem:
PomiaryC_TAB.png
By porównać jakość kondensatorów dla wyższych częstotliwości (9...10 MHz) wykonałem prościutki układ. Z drutu 1,41mm^2 wykonałem pętle o średnicy ok. 36 mm, wcisnąłem w dziurki wykonane w tekturowym pudełku, a do końców dolutowałem przewód ekranowany połączony z wyjściem generatora sygnałowego. Na przewód ekranowany nałożyłem wcześniej kilka przepustów ferrytowych i puściłem w dół pudełka, prostopadle do powierzchni utworzonego z drutu zwoju, by nie indukowały się w nim sygnały wysyłane przez zwój:
CEWK_STER.jpg
Na zewnątrz zwoju umieściłem drugi z miedzianego płaskownika o dużym przekroju, tworzącym zwój o większej średnicy, do którego końcówek podłączałem badane kondensatory (ze zdjęcia powyżej) i oscyloskop z sondą 1/10, mierzący wartość międzyszczytową napięcia przy częstotliwości rezonansowej, proporcjonalne do wartości dobroci stworzonego obwodu LC (częstotliwość i amplituda sygnału znajdują się na końcu tabeli umieszczonej powyżej):
obw1.jpg
obw2.jpg
Prymitywne, ale działa (niestety nie dysponuję miernikiem dobroci obwodów, Q-metrem :( ).

Przed chwilą zmierzyłem napięcie kondensatora PHILIPS 220 μF/400 V. Pomiaru napięcia kondensatora za każdym razem dokonuję przy użyciu sondy W.N. MERATRONIK V40.23, by nie rozładowywać dodatkowo kondensatora podczas trwania pomiaru (sonda ma rezystancję ok. 1 GΩ, większość mierników cyfrowych jedynie 10 MΩ). Napięcie wynosi teraz 240,1 V.

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » ndz, 25 września 2016, 16:27

Przeprowadziłem kolejny test - zbadałem czy kondensator SMD 0805 z ceramiki X7R w filtrze dolnoprzepustowym może generować zniekształcenia nieliniowe przy częstotliwości 1 MHz. W tym celu podłączyłem generator w.cz. DDS (typ DD1A firmy MJM) do analizatora widma przez dwójnik RC 47 Ω i 3,3 nF. Pierwszy pomiar wykonałem montując w filtrze kondensator styrofleksowy, a następnie powtórzyłem pomiar z kondensatorem ceramicznym. Okazało się, że faktycznie obecność kondensatora X7R w filtrze powoduje podniesienie poziomu harmonicznych, szczególnie trzeciej i piątej (poziom trzeciej wzrósł o ponad 15 dB). Widać to dobrze na zrzutach ekranu z analizatora:
STYROF.png
X7R.png
W wolnej chwili sprawdzę jeszcze jak podobny kondensator podniesie poziom zniekształceń obwodu rezonansowego LC

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » ndz, 25 września 2016, 19:37

Witam,

Jak z tego wynika, to jednak stare mikowe kondensatory są najlepsze (najwyższe napięcie w rezonansie) :D - niestety mają też największe gabaryty, co nie zawsze jest wskazane :?
Jeśli chodzi o pomiar Q, to mostek RLC podaje je dla częstoliwości 100kHz, a jeśli lepszy to dla 200kHz, podczas gdy rzeczywiste częstotliwości pracy są dużo wyższe. To Q jest więc tylko orientacyjne, pośrednie - można przypuszczać, że cewka z lepszym Q przy 100kHz, będzie miała je też lepsze przy wyższych częstotliwościach, ale pewności nie ma.
Dopiero pomiar Q-metrem daje pewną odpowiedź.

Myślę, że przy wykorzystaniu generatora DDS i współczesnych elementów półprzewodnikowych, można by stworzyć lepszy Q-metr, niż ten który ja odtworzyłem na lampach - pracujący na wyższych częstotliwościach, o rozmiarach dużo mniejszych niż na lampach, mniejszych odległościach dla toru w.cz., itd...
Jedyny problem (pomijając dzielnik w.cz.), to pytanie o sposób sterowania agregatem kondensatora zmiennego.
Jeśli by chciało się mieć Q-metr całkowicie zautomatyzowany, to należało by chyba wykonać sterowanie silnikiem rotora kondensatora - diody pojemnościowe odpadają ze względu na słabe parametry dielektryka.
Chyba, że jakaś przełączalna dekada kondensatorów stałych mikowych (a może powietrznych trymerów?) dająca z grubsza pojemność potrzebną do uzyskania rezonansu obwodu, a potem analiza wyników przez układ mikroprocesorowy.

Ciekawe jakiego algorytmu używa program miernika RLC dla obliczenia Q elementu - tam chyba nie wykorzystują rezonansu?

A propos kondensatorów: X7R, C0G, itd - z tego co pisaliśmy wyżej, jest to określenie charakterystyki zmiany pojemności względem zmian temperatury, a nie składu dielektryka?
Niedawno zamawiałem różne kondensatorki SMD z ceramiki C0G w rozmiarze 0805 o pojemnościach kilku-kilkunastu pF.
Okazało się, że część z nich jest wykonana z masy ceramicznej o kolorze białym (jasnoszarym?), ale część z ceramiki o kolorze brązowym - podobnej do tej z jakiej są wykonane kondensatory 100nF.
A wydawało mi się, że wszystkie z nich będą w kolorze jasnoszarym przy tak małych pojemnościach :roll:
Wygląda na to, że byłem w błędzie i kolor nie ma tu znaczenia?
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » pn, 26 września 2016, 12:28

Czołem.
Jado pisze:Jak z tego wynika, to jednak stare mikowe kondensatory są najlepsze (najwyższe napięcie w rezonansie) :D - niestety mają też największe gabaryty, co nie zawsze jest wskazane :?
Jeśli chodzi o pomiar Q, to mostek RLC podaje je dla częstoliwości 100kHz, a jeśli lepszy to dla 200kHz, podczas gdy rzeczywiste częstotliwości pracy są dużo wyższe. To Q jest więc tylko orientacyjne, pośrednie - można przypuszczać, że cewka z lepszym Q przy 100kHz, będzie miała je też lepsze przy wyższych częstotliwościach, ale pewności nie ma.
Dopiero pomiar Q-metrem daje pewną odpowiedź.
Myślę, że najlepsze parametry pod względem stratności przy wysokich i bardzo wysokich częstotliwościach mają kondensatory próżniowe, powietrzne, teflonowe i ceramiczne, choć kondensatory z tym typem dielektryka (mającego najmniejszą stałą dielektryczną) mają największe wymiary (oprócz wielowarstwowych ceramicznych NP0). Kondensatory wykonane z folii z tworzyw sztucznych świetnie sprawdzają się jako sprzęgające i blokujące w obwodach niskiej i średniej częstotliwości (do kilkuset kHz). Kondensatory o mniejszych pojemnościach z foli polipropylenowej, poliwęglanowej i wykonanej z siarczku polifenylu mogą pracować jeszcze przy częstotliwości kilku MHz. Powyżej stosuje się głównie ceramiczne z I grupy. Również i te typy kondensatorów konstruowane są do konkretnych zastosowań (o bardzo niskim ESR, wysokiej dobroci, wysokich dopuszczalnych prądach w.cz. /stopnie mocy nadajników/). Użycie nieodpowiedniego kondensatora ceramicznego lub niewłaściwej cewki może całkowicie popsuć parametry budowanego urządzenia...

Mostek podaje konkretną wartość dobroci/stratności, wyliczając ją z wartości rezystancji strat i reaktancji, przy konkretnej, wybranej przez użytkownika częstotliwości pracy mostka. Reaktancję i rezystancję strat mostek wylicza z wartości modułu impedancji Z i kąta przesunięcia fazy między napięciem i prądem płynącym przez mierzony element. Wszystkie inne parametry wylicza matematycznie z tych wcześniejszych. W zasadzie mógłby podawać tylko te podstawowe wartości, ale wtedy użytkownik musiałby samodzielnie dokonywać obliczeń by wyliczyć pozostałe parametry.
Jado pisze:A propos kondensatorów: X7R, C0G, itd - z tego co pisaliśmy wyżej, jest to określenie charakterystyki zmiany pojemności względem zmian temperatury, a nie składu dielektryka?
Niedawno zamawiałem różne kondensatorki SMD z ceramiki C0G w rozmiarze 0805 o pojemnościach kilku-kilkunastu pF.
Okazało się, że część z nich jest wykonana z masy ceramicznej o kolorze białym (jasnoszarym?), ale część z ceramiki o kolorze brązowym - podobnej do tej z jakiej są wykonane kondensatory 100nF.
A wydawało mi się, że wszystkie z nich będą w kolorze jasnoszarym przy tak małych pojemnościach :roll:
Wygląda na to, że byłem w błędzie i kolor nie ma tu znaczenia?
Też kiedyś się nad tym zastanawiałem. W szufladce mam kondensatory 100 pF z ceramiki NP0 SMD 1206 w kolorach: popielatym, szarym, różowym i brązowym. Jak widać po samym kolorze nie da się rozpoznać typu zastosowanej w kondensatorze ceramiki :(
Do wad kondensatorów z ceramiki X7R nie należą tylko duża zależność pojemności od temperatury, ale też duże zmiany pojemności wywołane zmianami napięcia (jeszcze większe niż przy zmianach temperatury), histereza pojemności, efekty piezoelektryczne (kondensator może "hałasować" - piszczeć, skrzeczeć, trzeszczeć - lub np. mikrofonować...) oraz może się starzeć, zmieniając wszystkie swoje podstawowe parametry...

Sprawdziłem jak zniekształcają sygnał kondensatory z ceramiki X7R wchodzące w skład obwodu rezonansowego LC. Poniżej zamieszczam zrzuty ekranu z analizatora widma dla czterech typów kondensatorów - mikowego i ceramicznego NP0 o pojemnościach 1 nF, oraz ceramicznych X7R o pojemnościach 3,3 nF w obudowach SMD 0805 i 0603. Jak można się było domyślać najgorzej w testach wypadł (największa zawartość harmonicznych) najmniejszy kondensator z ceramik X7R.
MIKA.png
1206NP01.png
0805X7R.png
0603X7R.png
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » sob, 8 października 2016, 22:09

Wracając jeszcze do tematu kondensatorów....
Od jakiegoś czasu są dostępne w sprzedaży tzw. superkondensatory.
Dla przykładu nota katalogowa:
DB_samwha.pdf
(304.15 KiB) Pobrany 56 razy
Mogą one zastępować akumulatory - imponujące są duże prądy jakie można z nich pobierać :shock:
ESR na poziomie miliOm'ów. Co znaczy jednak parametr oznaczony jako LC?
Czy ktoś pokusił się o ich wykorzystanie w układzie? Jak się sprawują?
Ciekawe jak długo taki kondensator ładuje się do pełnego napięcia? Czy przy dużej wydajności prądowej zasilacza będzie to stosunkowo krótki czas? (w porównaniu z akumulatorem).
Szkoda tylko, że ich napięcie pracy jest takie małe - dla 3,3/5V musiał by połączyć je szeregowo (chyba można?) Ostatecznie można dać przetwornicę podwyższającą do żądanego napięcia.
No i jak rozumiem - nie występuje tu efekt przeładowania jak w akumulatorach (o ile nie przekroczymy max napięcia pracy)?
Poza tym kondensator można naładować do napięcia niższego niż nominalne np. 1V - a akumulator ma zawsze te 1,2V na ogniwo (w zależności od typu akumulatora ta wartość może być różna), więc napięcie będzie wielokrotnością tej wartości. Tutaj mamy płynność napięcia w zakresie od 0V do napięcia max.
Pozdrawiam

Jado.

Einherjer
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 949
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wrocław/Nysa

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Einherjer » sob, 8 października 2016, 22:55

LC to uśredniony prąd upływu. Szybkość ładowania jest ograniczona maksymalnym prądem podanym w karcie katalogowej. Zasadniczo zachowują się one jak zwykłe kondensatory. Jest to zresztą ich największą, moim zdaniem, wadą, ponieważ napięcie będzie spadać bardzo szybko w miarę rozładowywania. Żeby odzyskać 89% energii zgromadzonej w kondensatorze musisz go rozładować do 1/3 początkowego napięcia. To właściwie zmusza do użycia przetwornicy i to pracującej z coraz niższym napięciem wejściowym i w konsekwencji coraz wyższym prądem wejściowym, żeby utrzymać tę samą moc na wyjściu.

Awatar użytkownika
Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1590
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 10:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » ndz, 8 października 2017, 09:47

Wypowiedź przeniesiona z wątku o Detektorze w stylu Retro: viewtopic.php?f=11&t=33028&start=120#p340741

Wracając do pomiarów....
Chciałem sprawdzić w szerszym zakresie mierzonych pojemności jak zachowuje się miernik RLC przy pomiarach kondensatorów, które charakteryzują się dużą upływnością. Czy owa upływność może mieć wpływ na wartość wskazań pojemności i przez to wprowadzać w błąd osobę mierzącą, co do rzeczywistej pojemności takiego kondensatora (pomijam tutaj jego użyteczność jako kondensatora uszkodzonego).
Upływność była symulowana przez dołączenie równolegle do kondensatora rezystora 100kOm.
Do pomiarów wykorzystałem 7 kondensatorów o wartościach: 200pF, 2,4nF, 8,8nF, 0,1uF, 0,47uF, 10uF i 100uF, tak żeby sprawdzić jak się będzie zachowywał miernik dla różnych wartości pojemności.
Pomiarów dokonywałem dla dwóch częstotliwości pomiarowych 100Hz i 100kHz oraz dla dwóch metod pomiarowych Cs i Cp, przy czym dla każdej z nich dokonywałem dołączenia lub nie rezystora symulującego upływność.
Oto tabela pomiarów (wybaczcie, że ręcznie rysowana, ale tak było szybciej):
tabela_pomiarow.jpg
Oprócz zmierzonej wartości pojemności dla każdego pomiaru podana jest również wielkość współczynnika strat D.

Jak widzimy, podczas niektórych pomiarów po dołączeniu rezystora symulującego upływność widać było błędy - czasami zadziwiająco duże :shock:
Najbardziej ten wpływ był widoczny dla kondensatorów o najmniejszych pojemnościach - np. dla kondensatora 200pF pojawiło się wskazanie rzędu 1200nF :!: Przy pojemności rzędu 0,1uF te błędy praktycznie już przestały istnieć.

Jakie wnioski? Najkrócej - dla każdej wartości pojemności kondensatora trzeba dobierać odpowiednią metodę i częstotliwość pomiaru - najczęściej zgodną z opisem podanym przez producenta miernika RLC w instrukcji.
Im mniejsza pojemność, tym większa częstotliwość pomiaru i odwrotnie.
Pomiar kondensatorów elektrolitycznych, praktycznie nie był czuły na symulowanie upływności, mimo to przy źle dobranych parametrach częstotliwościowych, pomiar również był obarczony bardzo dużym błędem (2,2uF zamiast 100uF dla kondensatora 100uF).
Tak więc na problemy z błędem odczytu spowodowane dużą upływnością musimy uważać przy pomiarach kondensatorów o małych pojemnościach i tam odpowiednio dobrać metodę pomiarową i częstotliwość pomiaru.
Swoich pomiarów dokonywałem miernikiem RLC marki Lutron LCR-9184 - z tego co wiem opartego o układ scalony stosowany w wielu innych miernikach (teraz nie przypomnę sobie nazwy, ale swojego czasu widziałem wypowiedzi na ten temat w internecie).
Być może mierniki oparte o inne procesory będą zachowywać się nieco inaczej (lepiej lub gorzej).
Tak czy inaczej warto było by poznać cechy swojego miernika zanim się zacznie na nim w pełni polegać :wink:
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3761
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » wt, 10 października 2017, 11:56

Czołem.
Jado pisze:Chciałem sprawdzić w szerszym zakresie mierzonych pojemności jak zachowuje się miernik RLC przy pomiarach kondensatorów, które charakteryzują się dużą upływnością. Czy owa upływność może mieć wpływ na wartość wskazań pojemności i przez to wprowadzać w błąd osobę mierzącą, co do rzeczywistej pojemności takiego kondensatora (pomijam tutaj jego użyteczność jako kondensatora uszkodzonego).
Upływność była symulowana przez dołączenie równolegle do kondensatora rezystora 100kOm.
Takie pasożytnicze rezystancje, włączone szeregowo lub równolegle z badanym kondensatorem, bardzo utrudniają miernikowi pomiar pojemności przy pewnych jego ustawieniach. Kondensator o pojemności 200 pF przy częstotliwości pomiarowej 100 Hz wykazuje reaktancję na poziomie ok. 7,96 MΩ, więc włączony z nim równolegle rezystor 100 kΩ ma wartość prawie 80 razy mniejszą od wartości reaktancji kondensatora. To dodatkowe "utrudnienie" może wywołać dziwne zachowanie się mostka RLC, który w konsekwencji wyświetli nieprawidłowy wynik pomiaru. Podobna sytuacja ma miejsce gdy próbujemy mierzyć dużą pojemność kondensatora przy wysokich częstotliwościach pomiarowych. Dla przykładu podam, że kondensator 100 μF dla częstotliwości pomiarowej 100 kHz będzie przedstawił sobą reaktancję pojemnościową o wartości tylko 16 mΩ, co może być wartością np. 126 razy mniejszą w stosunku do szeregowej rezystancji pasożytniczej tego kondensatora (ESR=2 Ω). Przy tak wysokiej częstotliwości pomiarowej reaktancja indukcyjnościowa niektórych kondensatorów wraz z ich doprowadzeniami może być już większa od ich reaktancji pojemnościowej i co w tej sytuacji ma pokazać mostek...? :wink:
Mostki RLC w zależności od klasy (ceny) mają bardzo różne parametry i możliwości. Bardziej skomplikowane wymagają jeszcze większej wiedzy od obsługującego je elektronika, ale też dają dużo większe możliwości dokonywania bardziej skomplikowanych pomiarów. Motech MT-4090 ma możliwość ustawiania napięcia pomiarowego w trzech zakresach: 50 mV, 250 mV i 1 V. Mierząc kondensatory o dużej pojemności i bardzo niskim ESR można zmniejszyć napięcie pomiarowe, co przyspieszy lub w ogóle umożliwi wykonanie pomiaru. Przy 50 mV można mierzyć parametry kondensatorów elektrolitycznych bez potrzeby wymontowywania ich z układu, co często bardzo ułatwia naprawę urządzenia.
Jado pisze:Pomiarów dokonywałem dla dwóch częstotliwości pomiarowych 100Hz i 100kHz oraz dla dwóch metod pomiarowych Cs i Cp, przy czym dla każdej z nich dokonywałem dołączenia lub nie rezystora symulującego upływność.
Zrobiłem podobne pomiary "Motechem". Wyniki w tabeli poniżej.
Pomiar kondensatorów 4.png
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

ODPOWIEDZ