Описание измерительной программы RLC-meter

Программа для измерения сопротивления, индуктивности и емкости неизвестных электронных компонентов. Требует изготовления простейшего переходника для подключения к звуковой карте компьютера (два штекера, резистор, провода и щупы).

2 версии программы можно скачать в разделе Software.

Это еще один вариант, пополняющий и без того обширную коллекцию аналогичных программ. Здесь не воплощены все задумки, работа над которыми продолжается. Функционирование «основы» вы можете оценить прямо сейчас.

В основу заложен общеизвестный принцип определения амплитудных и фазовых соотношений между сигналами с известного (образцового) компонента, и с компонента, параметры которого надо определить. В качестве тестового используется сигнал синусоидальной формы, генерируемый звуковой картой. В первой версии программы использовалась только одна фиксированная частота 11025 Гц, в следующей версии к ней добавилась вторая (в 10 раз меньшая). Это позволило расширить верхние границы измерений для емкостей и индуктивностей.

Выбор именно этой частоты (четверть от частоты сэмлинга) является главной «инновацией», отличающей этот проект от остальных. На такой частоте алгоритм интегрирования по-Фурье (не путать с БПФ – быстрым преобразованием Фурье) максимально упрощается, а нежелательные побочные эффекты, приводящие к росту шума в измеряемом параметре, полностью пропадают. В итоге кардинально улучшается быстродействие и снижается разброс показаний (особо ярко выраженный на краях диапазонов). Это позволяет расширить диапазоны измерений и обойтись только одним образцовым элементом (резистором).

Собрав схему согласно рисунку и установив регуляторы уровня Windows в оптимальное положение, а также произведя начальную калибровку по закороченным между собой щупам («Cal.0»), можно сразу же приступать к измерениям. С такой калибровкой без труда ловятся низкие сопротивления, в том числе ESR, порядка 0,001 ом, а СКО (среднеквадратическое отклонение) результатов измерений в этом случае составляет порядка 0,0003 ом. Если зафиксировать положение проводов (чтобы не менялась их индуктивность), то можно «ловить» индуктивности порядка 5 нГн. Калибровку «Cal.0» желательно проводить после каждого старта программы, поскольку положение регуляторов уровня в среде Windows может быть, в общем случае, непредсказуемым.

Схема подключения к звуковой карте:

RLCmeter_sch ldsound_ru

 

Окно программы:

rlc-meter ldsound_ru

 

Чтобы расширить диапазон измерений в область больших R, L и малых C, требуется учитывать входное сопротивление звуковой карты. Для этого служит кнопка «Cal.^», нажимать на которую надо при разомкнутых между собой щупах. После такой калибровки можно достичь следующих диапазонов измерений (при нормировании случайной составляющей погрешности на краях диапазонов на уровне 10%):

 по R – 0.01 ом … 3 Мом,

 по L – 100 нГн … 100 Гн,

 по C – 10 пФ … 10 000 мкФ

         (для версии с двумя рабочими частотами)

Минимальная погрешность измерения определяется допуском образцового резистора. Если предполагается использование обычного ширпотребовского резистора (и даже с номиналом, отличным от указанного), в программе предусмотрена возможность его калибровки. Соответствующая кнопка «Cal.R» становится активной при переходе в режим «Ref.» Величина резистора, который будет использоваться в качестве эталонного, задается в файле *.ini в качестве значения параметра «CE_real». После калибровки уточненные характеристики образцового резистора запишутся в виде новых значений параметров «CR_real» и «CR_imag» (в 2-х частотной версии параметры измеряются на двух частотах).

С регуляторами уровня программа напрямую не работает – пользуйтесь стандартным микшером Windows или аналогичным. Шкала «Level» служит для настройки оптимального положения регуляторов.

 

Здесь можно порекомендовать такую методику настройки:

 

1. Определиться, какой регулятор отвечают за уровень воспроизведения, а какой – за уровень записи. Остальные регуляторы желательно заглушить для минимизации вносимых ими шумов. Регуляторы балланса – в среднее положение.

2. Исключить прегрузку по выходу. Для этого, установив регулятор записи в положение ниже среднего, с помощью регулятора воспроизведения найти ту точку, где ограничивается рост столбика «Level», а затем немного отступить назад. Скорее всего перегрузки вообще не будет, но для надежности регулятор лучше не выводить на отметку «макс».

3. Исключить прегрузку по входу – регулятором уровня записи сделать так, чтобы столбик «Level» не доходил до конца шкалы (оптимальное положение – 70…90%) в отсутствии измеряемого компонента, т.е. при разомкнутых щупах.

4. Замыкание щупов между собой не должно приводить к сильной просадке уровня. Если это так, то выходные усилители звуковой карты слишком слабы для данной задачи (иногда решается настройками карты).

 

Требования к системе

 

 – ОС семейства Windows (тестировалась под Windows XP),

         поддержказвука 44,1 ksps, 16 bit, stereo,

         – наличие одного аудио устройства в системе (если окажется несколько, то программа будет работать с первым из них, и не факт, что у веб-камеры окажутся гнезда «Line In» и «Line Out»).

 

Особенности измерений, или чтобы не попасть впростак

 

Любой измерительный инструмент требует знания его возможностей и умения правильно интерпретировать результат. Например, при использовании мультиметра стоит задуматься, а какое переменное напряжение он, собственно, меряет (при отличии формы от синусоидальной)?

В нашем случае неизвестный компонент рассматривается как последовательно включенные активное и реактивное сопротивления, значения которых программа пытается определить. И если у компонента окажутся дополнительные паразитные параметры (например – сопротивление утечки у электролитического конденсатора), то результаты будут искажены. В примере с конденсатором сопротивление утечки пересчитается в последовательное, что в сумме с истинным последовательным сопротивлением даст завышенный результат. У катушек собственная емкость обмотки приведет к занижению индуктивности, вплоть до получения отрицательных значений (свойственно катушкам с очень большим числом витков, например – обмоткам трансформаторов). Так что критически относитесь к результатам измерений!

В 2-х частотной версии для измерения больших емкостей и индуктивностей используется низкая (1,1 кГц) частота. Граница перехода отмечена сменой цвета шкалы с зеленого на желтый. Аналогично меняется и цвет показаний – с зеленого на желтый при переходе к измерениям на низкой частоте.

Стереофонический вход звуковой карты позволяет организовать «четырехпроводную» схему подключения только для измеряемого компонента, схема же подключения эталонного резистора остается «двухпроводной». При таком раскладе любая нестабильность контакта разъема (в нашем случае – земляного) может исказить результат измерения. Ситуацию спасает относительно большая величина сопротивления эталонного резистора по сравнению к нестабильностью сопротивления контакта – 100 ом против долей ома.

И последнее. Если измеряемый компонент – конденсатор, то он может оказаться заряженным! Даже разряженный электролитический конденсатор со временем может «собрать» оставшийся заряд. Схема не имеет защиты, так что вы рискуете вывести из строя свою звуковую карту, а в худшем случае – сам компьютер. Сказанное относится и к тестированию компонентов в устройстве, тем более – не обесточенном.

 

Источник: antiradio.narod.ru

27 комментариев: Описание измерительной программы RLC-meter

  1. Денис пишет:

    Какой номинал сопротивления в схеме?

  2. Alfa пишет:

    Что-то не понял, что означают стрелки. это щупы? И тогда получается два провода на одну стрелку закорочены?

    • LDS пишет:

      Да. Я собрал, все работает, только на ПК Windows7 постоянно вылетает, а вот на ноуте с той же ОС, все норм.

      • Alfa пишет:

        Что-то я не пойму. Собрал как надо. Показывает погоду на Марсе. Так еще и прыгает 😐

        • LDS пишет:

          Она не идеальна. У меня тоже были проблемы.
          Проще купить в Китае прибор, который меряет все это дело, он не дорого стоит.

  3. Константин пишет:

    Эта схема 20 лет назад была актуальна.
    Сейчас все это не сжигая компы можно мультом за 2к мерить или и вовсе копеечными приблудами из Али.
    Но я проверил ее она работает(не идеально) на P4/1gb.ram/40gbHDD/Realtek.

    • шел мимо пишет:

      Для общего развития и понимания процессов интересно, но не более того. Практическое применение стремится к нулю. С таким же успехом можно емкость измерять омметром по отклонению стрелки)

  4. Константин пишет:

    Интересно, а сработает ли с USB внешней звуковой типа E-MU?

  5. Геннадий пишет:

    Я давно собрал всё работает.вот только что может означать знак – при проверке ESR конденсаторов

  6. Инженер пишет:

    Если на индикаторе уровня Level нет показаний— У Вас воткнута лишняя звуковая или камера с микрофоном или ТВ тюнер…(нужно выдернуть на время)
    Если Level уровень есть,а программа показывает ерунду постоянно меняя значения—нужно при разомкнутых щупах нажать на кнопку Cal> ,и не выключая программу подсоединить нужный элемент для измерения.

    • Ленивый пишет:

      Если показания хаотически скачут – проверьте настройки микшера! Чаще всего, оказывается включен какой-нибудь незадействованный вход. В микшере воспроизведения и микшере записи включено должно быть только по одному входу! Для воспроизведения – вход “Звук” (и обязательно отключить “Лин.вход”!), для записи – “Лин.вход”

  7. Иван пишет:

    Программа работает вполне прилично, нужно только согласовать вход и выход звуковой карты, как написано в описании.
    При измерении R=0.24Ом – показала R=0.235Ом.
    (У меня нет тестера ни с “Алиекспресс”, ни откуда-то ещё, который бы так точно измерял).
    При измерении L=100мкГн(гантель) – показала L=114мкГн (Вообще по трансформаторам, показания соответствуют расчётам ~10%).
    При измерении C=0-10мкФ – погрешность ~ 5%.
    Хуже всего измерят Ёмкость > 10мкФ:
    При измерении С=100мкФ – показывает 82мкФ. (18% погрешность)
    При измерении С=470мкФ – показывает 426мкФ. (10% погрешность)
    Учитывая, что программа бесплатная работает Отлично.
    Автору Спасибо!

    • Сергей Гудков пишет:

      Сейчас такой тестер есть LCR-T4 называется, измеряет те же параметры плюс транзисторы диоды и т.д.

      • Xo-xo пишет:

        Ну, “конечно” – транзистортестером нельзя измерить индуктивность ниже 10 uH, да и многое он “измеряет” с еще большей погрешностью (утверждаю как владелец двух разных ТТ, с энкодером и без него).

  8. wai пишет:

    А что там а кругляшки над проводами?

  9. Геннадий пишет:

    Я себе сделал и после народного тестера сравниваюсь на компьютере ,хоть и калибровал его , на разных показаниях он начинает врать .

  10. Сергей Гудков пишет:

    внешний вид щупов

    • А.Б. пишет:

      Четырехпроводная схема измерения, позволяющая уменьшить влияние измерительных проводов.

    • Евгений пишет:

      Прога- супер!
      На обычной звуковушке мерять кондеры на 10-20 пик и гантельки на 0.9-4.7 мкГн, это нечто. А затрат всего- спаять кабель.
      У меня кабель сделан из видеошнура примерно 1м, к нему подпаяны толстые провода длиной 20см с соотв. разводкой и резистором. На концах -зажимы из шприцов. И при такой конструкции мерять указанные выше номиналы – это просто чудо. Спасибо автору проги Илье Мамонтову!

    • Сергей пишет:

      BNC гнезда Вы в компьютер вставили (дублировали)?

  11. Сергей пишет:

    Пользуюсь этой прогой много лет, на ноутбуке. Еще не было 328-го прибора на Али, да и об Али не слышал тогда. Все отлично измеряет. Шнуры распаять – как на схеме, длина 20-25см. Провода хорошие медные экранированные (напр. микрофонные профессиональные по две жилы в экране). Калибровка после запуска программы (на всякий случай).

  12. Алексей П. пишет:

    Конечно, лучше всего купить приборчик на Али, но когда нужно замерить пару катушек, то гораздо дешевле и быстрее вариант с компьютером. Спаял схему, запустил программу, долго возился с микшером (у меня Windows7), не показывала шкала «Level», потом, как оказалось, плохой контакт в джек-разъёмах (входным синим ни когда не пользовался), пошевелил -заработало. НО! Сопротивление показывает ровно в два раза меньше, чем номинал, а ёмкость в два раза больше, чем номинал. Индуктивности с нормальной советской маркировкой под рукой не оказалось, но похоже, что как и резисторы занижено в 2 раза.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *