Mein DVM kann zwar Kapazitäten messen, aber ich weiß nicht, ob ich dem
trauen kann (Drift, absolute Genauigkeit). Deshalb sinne ich nach einem
µC-basierten Verfahren. Was ich ja mit einiger Präzision im µC zur
Verfügung habe, ist die Zeitbasis. Spannungsnormale kann man, glaube
ich, auch günstig bekommen. Widerstände, wie genau gibt's die und wie
temperaturstabil sind die?
Was mir so einfällt ist Konstantstromaufladung mit Komparator. Da
spielen dann aber gleich wieder Fehlerquellen mit hinein, wie
Komparatorfehler, Nullpunktentladung des C. Man könnte eine
Durchgangsmessung durch zwei Meßpunkte in der Laderampe machen
(Zeitmessung). Bei kleinen Kapazitäten wieder problematisch. Ideen?
ChristophK wrote:
> Was mir so einfällt ist Konstantstromaufladung mit Komparator. Da> spielen dann aber gleich wieder Fehlerquellen mit hinein, wie> Komparatorfehler, Nullpunktentladung des C.
Konstantstrom brauchst Du nicht, einfach nen Widerstand nehmen.
Das hat sogar den Vorteil, daß sich VCC-Änderungen wegkürzen.
Und heutige CMOS können sehr gut entladen, Hauptsache, Dein MC muß nicht
noch große Lasten gegen GND treiben (Abfall über GND-Pin).
Wie genau solls denn überhaupt sein ?
Peter
Hallo,
die Schwingkreismethode ist eindeutig die bessere. Im elektor spezial
findest Du eine einfache Schaltung und das fertige Progrämmchen. Wenns
noch genauer soll, solltest Du die Schwingkreisspannung regeln. Wilde
Schwingungen bringen Fehler. Für die Variante mit OPV brauchst Du einen
möglichst schnellen. Ich poste mal meine Schaltung. Aufgebaut habe ich
die Variante mit DDR-MOS SM103. Die Schaltung bringt kaum parasitäre
Kapazitäten in den LC und bringt fast jeden Schrott zum Schwingen.
Layout in SMD ca. 20x40mm. Der FET und die Induktivität sind die größten
Teile. Wenn's Dich interessiert kann ich ein Foto und das Layout posten.
Grüsse
Lothar
Lothar wrote:
> die Schwingkreismethode ist eindeutig die bessere.
Ist das nur Dein Bauchgefühl oder kannst Du das auch begründen ?
Wie konstant sind Spulen überhaupt ?
Ferritkerne haben jedenfalls eine sehr hohen TK.
Widerstände gibts dagegen ohne Probleme mit nur 0,6ppm TK (Vishay S102).
Peter
@Peter
na ja, nicht nur Bauch. Ein Schwingkreis schwingt immer auf seiner
Resonanzfrequenz. Um so lockerer die Ankopplung ist, um so geringer ist
die Verstimmung. Es interessiert dann auch nicht ob im Umfeld irgendwas
driftet (Schwellen, Leckströme...). Klar spielt der Tk 'ne Rolle (bei
Zimmertemperatur weniger), deshalb nehmen Funker möglichst versilberte
Luftspulen und bauen stabile VCOs in Thermostaten. Im Homebereich ist
sicher eine 555er Schaltung ausreichend, hab ich auch schon eingesetzt.
Mit der LC Methode fällt die L-Messung mit ab, die hat mein Multimeter
leider nicht. Die Abweichung von Festinduktivitäten ist nach meiner
Erfahrung erschreckend. Bei Speicherdrosseln für Step-Wandler sind 20%
keine Seltenheit .... aber für die Funktion auch nicht sooo wichtig.
Grüsse
Lothar
Lothar,
habe mir die Schaltung angesehen. Die beruht aber doch darauf, daß ich
sehr genau vorbestimmte Elemente L,C als Schwingkreis Gegenpart habe.
Ach so, der µC mißt vorher die Frequenz und dann ist man verstimmt und
alles kürzt sich raus. ;-)
es reicht ein einziges vorbestimmtes element(am besten der kondensator)
im messschwingkreis. aus dessen bekannter größe und der frequenz lässt
sich alles andere berechnen(=kalibrierung beim einschalten).
einzig parasitäre kapazitäten durchs layout bleiben.
dieser fehler ließe sich veileicht etwas mindern:
messschaltung aus: grob tollerierte induktivität und kapazität
plus genauer zuschaltbarer kondensator.
zur kalibrierung: frequenz ohne und mit zugeschaltetem kondensator und
die größe des kondensators, und schon lässt sich alles berechnen.
hat aber auch alles grenzen, denn kondensatoren und induktivitäten
ändern sich mit der mess-frequenz...
An SMDs habe ich mich angepasst, ist zwar ein bisschen mini, dafür
brauchst Du nicht mehr bohren und die Platte wird schön handlich.
Strukturen bis 0,1mm sind auch im Küchenlabor machbar. Eine 3 Diop.
Lesebrille als Stereolupe, eine Lötnadel, das geht schon, zittern ist
nicht angesagt. Mit der Berechnung über Frequenz und
Schwingungsgleichung hast Du recht. Wenn es richtig genau sein soll,
kommst Du an einer Eichung nicht vorbei, aber woher die Referenzobjekte
nehmen? Beziehungen zu 'ner UNI?? Einem Verstärker ist es auch egal, ob
die Koppelkapaztät 100 o. 95nF ist. Ich habe einen 24Bit A/D Wandler,
reicht glaube ich für 7 1/2 Stellen. Mein Multi hat 4 1/2 und ein
Referenzelement mit der Genauigkeit??? Du musst immer wissen, was Du
willst und an das alte Sprichwort denken .. "wer misst, misst Mißt". So
viel zu 10E-4. Von einem Quarz kannst Du das verlangen, ein
Keramikresonator liegt schon bei 0,5% mit 0,3% Tempdrift.
Viel Spass beim Basteln ;o))
Lothar
Es gibt da ja noch den Urvater aller LC-Messgeräte auf uC-Basis:
http://www.aade.com/lcmeter.htm
Davon gibt es zigtausend Nachbauten etc.
Das Gerät wird immer wieder lobend erwähnt.
Es ist ein IC, daß eine Frequenz aus den angelegten Komponenten erzeugt.
Ein paar bekannte Referenz-Größen und etwas Frequenzmessung und
Mathematik - fertig !
moin moin,
so ein LC-Meter auf 8051 Basis habe ich aufgebaut, als Referenz nutze
ich einen 1,005nF Polyesterkondensator mit 0,1%.
Nutzen tu ich das Teil bei SMD-Kondensatoren.
Es ist feststellbar ob 22pF oder 27pF angeklemmt sind. Auch die C's mit
4µ7 werden richtig angezeigt.
Ich erwarte dabei keine Wunder, zur Überprüfung reicht es immer.
@Lothar
Bei Speicherdrosseln ist die Induktivität doch bei Nennstrom angegeben
und ohne diesen Strom wird immer ein höherer Wert gemessen. 20 bis 50%
sind da schon richtig.
Mit Gruß
Pieter
Hi,
am einfachsten lassen sich Kapazitäten messen mit einem
Frequenzgenerator. Du brauchst noch einen Widerstand, damit du dir ein
RC-glied bauen kannst. Dann stellt du die Amplitude deines
Frequenzgenerators auf einen festen Wert ein.
Die 3db Ecke bei einem lowpass-Filter kann man recht einfach berechnen.
Sodass du nur noch die Frequenz verändern musst, bist dein Signal 0,707
deines Ursprungssignals beträgt, das geht am besten mit einem Oszi.
hiermit lassen sich auch weinige pF genau bestimmen.
Marc989
Ich hab da nochmal ne Frage zu dem LC-Meter mit dem LM311 Komparator
(http://sprut.de/electronic/pic/projekte/lcmeter/lcmeter.htm). Ist die
diskrete Schaltung mit den einzelnen Transistoren, die hier weiter oben
gepostet wurde, besser oder schlechter, was die Frequenzstabilität
betrifft?
Hintergrund ist der, dass ich vor 2-3 Monaten die Schaltung mit dem
LM311 aufgebaut habe und große Schwankungen bei der Messung der Frequenz
festgestellt habe.
Hallo,
hier ein Link zu einer AVR-Version.
http://home.ict.nl/~fredkrom/pe0fko/LCMeter/
Die Frequenzstabilität ist ja nur kurzzeitig nötig, eben notfalls
kalibrieren vor dem Messen.
Gruß aus Berlin
Michael
@Lothar
@alle
Ich komm mit der Schwing-Schaltung nicht klar.
Ich hänge Lothar seine Schaltung nochmal mit an.
Wie beiden Transistoren Q2+Q3 (BF360)
sind verantwortlich, dass das ganze System Schwingt.
Aber es schwingt nicht!!
Nach meiner Meinung ist Q3 immer leitend,
Q2 kann nicht leitend werden,
wo soll denn der Basisstrom für Q2 auch herkommen?
Oder habe ich etwas nicht beachtet?
Danke
Bernhard
@alle
Ich habe Euch eine kleine Oszillatorschaltung entworfen.
Sehr erstaunt war ich über die Schwingfreudigkeit der beiden
Transistoren.
Getestet habe ich:
- L (10mH) C (1nF....10nF)
- DCF77 Feritstab
- 455kHz Bandfilter
- 10,7MHz Bandfilter
Die Regelung ist sehr einfach aufgebaut, bitt erwartet keine Wunder.
Die Schaltung arbeitete bei einer Versorgungsspannung von 5V noch
zufriedenstellend.
Für verbesserungsvorschläge wäre ich sehr dankbar.
Bernhard
Bei der obigen Schaltung (die Du zuerst gepostet hast) sehe ich auch
nicht, wo der Q2 seinen Basisstrom herkriegen soll. Die Regelung liefert
eine positive Spannung, aber Q2 ist ein PNP; das steuert ihn also nicht
auf. ?-)
Zu Deinen anderen Schaltungen sehe ich keine Verbesserungsvorschläge.
Frei nach dem Motto: "Ändere nie ein laufendes System!" Das Einzige, was
mir einfällt, wäre für den Oszillatortransistor ein Kerlchen mit einer
höheren Transitfrequenz zu nehmen, damit der Meßbereich nach größeren
Frequenzen hin erweitert wird. Aber das hängt ja auch davon ab, was der
Zähler, der dahinter sitzt überhaupt verkraftet.
Gruß Paul
Hallo ChristopK
Vor einigen Jahren wurde in der Elektor-Zeitschrift eine sehr genaue
Messmehthode vorgestellt mit der man Impedanzen in einem grossen Bereich
messen kann. Das Ganze funktioniert über Kreuzkorrelation.
Vielleicht hilft dir das bei der Suche
Beste Grüsse
Geri
@Paul
>aber Q2 ist ein PNP...
Du bringst mich auf eine Idee, den Q2 werde ich durch einen npn-Typ
ersetzen (E+C natürlich tauschen), vielleicht schwingt die Schaltung
dann.
@Gerhard
>Vor einigen Jahren wurde in der Elektor-Zeitschrift
Klingt intteressant. Hab' gerade gegoogelt, aber leider nicht's darüber
gefunden?
Bernhard
Hallo Bernhard
Wenn ich mich richtig erinnern kann, dann nimmt man eine präzise
Sinusspannung (z.B. VPP = 0.1V, 1KHz) und legt diese an dem zu prüfenden
Bauteil an. Über einen einstellbaren Messverstärker wird der
Spannungsabfall abgetastet. Man hat dann zwei Signale die man korreliert
und erhält daraus die Phasenverschiebung. Ebenso lässt sich die
Amplitude messen. Damit erhält man den Realanteil und den Imaginäranteil
(RLC). Das Verfahren ist sehr genau!!
Hoffe, das hilft dir ein wenig weiter
Geri
Bei den meisten LC-Oszillatoren, die ich mit LTSpice simuliert habe, ist
mir aufgefallen, dass sie nicht genau auf der berechneten Frequenz
schwingen. Das ist natürlich unschön für die Berechnungen bei einem
LC-Meter. Das liegt wohl daran, dass die Schwingungen nicht 100% sinus
förmig sind. Der Clap-Oszillator im Anhang bringt eine sehr saubere
Sinusschwingung und schwingt genau auf der berechneten Frequenz.
Vielleicht könnte man damit ein besseres LC-Meter bauen.
Kleiner Nachtrag: der Unterschied zwischen berechneter und gemessener
Frequenz könnte auch daher kommen, dass bei den anderen Oszillatoren mit
NPN oder PNP Transistoren der Schwingkreis belastet wird. Bei dem JFET
ist der Widerstand vom Gate ja ziemlich groß.
@Bri
>Der Clap-Oszillator im Anhang bringt eine sehr saubere>Sinusschwingung und schwingt genau auf der berechneten Frequenz.
Das stimmt, abgesehen von der Verstimmung durch die parasitären
Kapazitäten im FET.
Aber. Die Frequenz wird beim Clap-Osz. von 3 Komponenten bestimmt,
ist beim LC-METER etwas ungünstig, da ev. der Oszillator plötzlich nicht
mehr schwingt.
Die Differenz zwischen realer Resonanzfrequenz und gemessener
Resonanzfrequenz ist eine sehr komplizierte Thematik.
So hoher die Verstärkung des Systems, desto größer ist auch die
Differenz.
Da bei hohen Verstärkungen die Schwingbedingungen auch außerhalb der
Resonanzfrequenz erfüllt sind.
Die Gesamtverstärkung dürfte nur 1,0000 sein.
Man geht aber einen Kompromiss beim LC-Meter ein, damit der Aufwand für
die Hardware und die Genauigkeit noch in einem gesunden Verhältnis
steht.
Bernhard
Das Problem bei der L-Messung mit Schwingkreis ist, daß die
Schwingschaltung über einen weiten Frequenzbereich und Gütebereich
zuverlässig anschwingen muß.
Daher kann man nicht eng dimensionierte Schwingschaltungen nehmen.
Die Schaltung mit den 2 Transistoren ist z.B. sehr schwingfreudig.
Die eine in der Luft hängende B-C Verbindung muß natürlich an GND, sonst
kann ja kein Strom fließen.
Für die C-Messung ist die Komparatorschaltung natürlich besser und
genauer. Sie kann sogar sehr kleine Kapazitäten messen, indem man
einfach den Ladewiderstand erhöht.
Sie ist durch das Prinzip auch schon ohne Kalibration sehr genau, da der
Ladewiderstand und der Spannungsteiler mit kleinem TK einfach zu
beschaffen ist (wichtig: Ladewidestand, keine Konstantstromquelle, da
die nur zusätzliche Fehler einbringt !).
Niemand hindert einen aber daran, durch Ausmessen eines
Referenzkondensators die Genauigkeit noch weiter zu steigern.
Peter
Hallo Peter
>Die Schaltung mit den 2 Transistoren ist z.B. sehr schwingfreudig.>Die eine in der Luft hängende B-C Verbindung muß natürlich an GND...
Meinst Du die "L-C.gif" ?
Würde man B-C auf GND legen, würde diese Schaltung dann wirklich
funktionieren? Schon mal getestet?
> indem man einfach den Ladewiderstand erhöht.
Meinst Du den Koppel-Widerstand oder den Mitkopplungswiderstand?
> (wichtig: Ladewidestand, keine Konstantstromquelle, da> die nur zusätzliche Fehler einbringt !).
Welche Konstantstromquelle ist gemeint?
Bernhard
Bernhard Schulz wrote:
> Würde man B-C auf GND legen, würde diese Schaltung dann wirklich> funktionieren? Schon mal getestet?
Ja.
>> indem man einfach den Ladewiderstand erhöht.
Bezieht sich auf die C-Messung über die Aufladezeit.
Also nur ein Komparator, 3 Widerstände und Cx
Peter
