LIMP Arta Software — программный измеритель RCL

Продолжу описание программы LIMP из пакета фирмы Arta Software. С ее помощью можно определять номиналы сопротивлений, индуктивностей, емкостей. Для этого достаточно компьютера, бесплатной программы и аппаратной части из одного резистора и нескольких шнуров. Конечно, этот измеритель не может заменить специализированные приборы ни по удобству, ни по точности измерений, но покупать дорогостоящий прибор ради нескольких измерений не всегда целесообразно. Предлагаемый инструмент чисто радиолюбительский — измерения медленные и требуют определенной работы мозга и рук, зато бесплатно и своими руками.

↑ Аппаратная часть

Из деталей надо 2 разъема 3,5 мм для звуковой карты с экранированными проводами, резистор примерно 100 Ом, переключатель с одной группой контактов (или аналог. кнопка) любой, два крокодила или зажима.

Мне самому было интересно покопаться. ARTA пишет, что для точности желательно, чтобы Z было менее 100 Ом, гораздо меньше, чем входное сопротивление звуковой карты (якобы оно примерно 20 кОм). Думаю, что очень низкое Z при измерении очень больших емкостей, тоже ухудшает точность, но на практике мало интересно - емкость 20000 мкФ или 22000 мкФ, важнее знать, что эта емкость есть, не высохла, а если есть нужда в подборе одинаковых емкостей, то абсолютное значение тоже не так важно. Еще раз напоминаю - смотрите результат при фазе для конденсаторов около -90, а индуктивностей +90. Кстати, у конденсаторов с плохой термозависимостью видно как изменяется Z от тепла пальцев.

Можно проверить древние емкости из запасов (ESR не видно, а жаль), падение емкости из-за высыхания или обрыва, видно сразу.
Нет слов, специальные приборы в 1000 раз лучше, но они денег стоят и место занимают.

↑ Измерения сопротивлений

Сначала я даже хотел опустить этот пункт — дешевые цифровые китайские тестеры есть у всех, но подумав, нашел случаи, когда данный метод может быть полезен.
Это измерение малых сопротивлений — до 0,1 Ом включительно. Сначала надо откалибровать прибор и замкнуть его щупы. С длинным шнуром у меня получилось 0,24 Ом. Эту величину будем вычитать из всех измерений низкоомных резисторов. У меня есть горсть резисторов С5-16МВ-5 на 3,9 Ом с точностью 1%.

Все проверенные резисторы дали такой результат. 4,14 – 0,24 = 3,9
Для проверки была измерена горсть других низкоомных резисторов, без замечаний. Самым низкоомным был на 0,51 Ом +- 5%. Измеренное значение 0,5 Ом. К сожалению, не смог найти в своих запасах 0,1 Ом, но я уверен, что и с ними не было бы проблем, нужны только зажимы с хорошими контактами.
Кроме измерения сопротивления низкоомных резисторов, интерес, особенно для фильтров акустических систем, представляет их индуктивность. Они же проволочные, намотаны в катушку. Насколько же существенна их индуктивность? Я проверял в основном низкоомные (до 20 Ом) резисторы (в акустику и усилители высокоомные не ставят) типов С5-16МВ, С5-37В, С5-47В, ПЭВР-25, С5-35В. Их индуктивность была в диапазоне 2…6 микроГенри. При измерениях резисторов в сотни Ом, их индуктивность была на порядок выше.

↑ Измерения индуктивностей

Плавно переходим к индуктивностям. У меня сейчас нет точных индуктивностей, поэтому я просто проверил качественную, но не количественную работоспособность метода.

Это измерения дросселя ДМ-0,1 на 30 мкГн, получилось правдоподобно.

Вот дроссель из импульсного блока питания. Тоже похоже на правду. За точность не ручаюсь — здесь есть место для исследований.

↑ Измерения емкостей

Самая интересная часть, есть непонятное, но результаты очень интересные. Диапазон измерений от 0,1 мкФ до 100 000 мкФ. Точность — несколько процентов. Более-менее терпимые результаты получаются от 0,01 мкФ, но измерения на низких частотах длинным шнуром с большой емкостью, малоцелесообразны. Я исходил из того, что интерес представляют емкости порядка долей-единиц мкФ для фильтров акустических систем и регуляторов тембра, разделительных конденсаторов УНЧ. Была надежда увидеть ESR (не оправдалась). Поскольку прецизионных емкостей я у себя не нашел, пришлось использовать статистический метод и здравый смысл. Сначала я сделал и хотел представить большую таблицу, но потом очевидная истина дошла и до меня, для вас только результаты.

Это конденсатор 0,15 MKP X2. На какой частоте измерять? Arta освещает это невнятно. Говорят, что надо измерять при импедансе менее 100 Ом (одна клетка на графике слева 800 Ом)…
На 200 Гц получается 0,18 мкФ, на 20 кГц — 0,1 мкФ. Из основ электротехники известно, что ток в емкости опережает напряжение (-90 град), в индуктивности — наоборот (+90 град), поэтому руководствуемся серой кривой и числом сдвига фазы справа. Лучше, если сдвиг будет близок к 90 град. К сожалению, из-за ограниченного частотного диапазона, это не всегда получается, кроме того, нередко около 20 кГц сдвиг фазы уменьшается, не будем лезть в эту область!

Вот и пример. Это неполярный оксидный конденсатор 2,2 мкФ на 15 В. Есть сильное подозрение в его низком качестве и непригодности для аудиофилов. У неэлектролитических конденсаторов на большее напряжение фазовый график другой. Здесь же наиболее достоверные результаты в области 0,5…1 кГц.

Конденсатор 1 мкФ К10-47В на 50 В ТКЕ Н30. Достоверный и стабильный результат в диапазоне частот 1…20 кГц при фазовом сдвиге 85…90 град.
Любопытство потянуло меня посмотреть: а что будет, если измерять оксидные (электролитические) конденсаторы? Оказалось, что измерять можно! Результат абсолютно не зависит от полярности подключения, я измерил даже 4 банки по 10 000 мкФ соединенные параллельно и получил достоверный результат. О достоверности я могу судить потому, что до этого измерил десятки конденсаторов от 1 до 15 000 мкФ.

Получилось 44 миллиФарады. Обратите внимание на фазовую характеристику в области нескольких кГц, она приобретает характер индуктивности. Что это — несовершенство инструмента или действительно на таких частотах емкость обкладок работает хуже, а индуктивность рулона обмотки говорит все громче? Параллельное подключение небольшой пленочной емкости на график не повлияло.
В силу того, что загрузка графики в пост ограничена, я привожу минимум примеров, поэтому просто повторю, что измерять надо при максимально «правильной» фазе (при переходе через 0 вы из емкости получите «индуктивность» и наоборот).

Бывает и такое. Это одна из старых выпаянных оксидных емкостей. Явно, ей место на свалке. Представляете, что такая емкость сделает со звуком?!
Можно попасть и в такую ловушку.

Обратите внимание на фазовую характеристику. Это получилось при единственной настройке:

При любых других Sampling rate и FFT size фазовая характеристика имеет всплеск:

и значение емкости другое, правда, разница в 4%, главное не измерять на скачке фазы.
Итак, вы видите, что пища для размышлений и экспериментов есть, может быть попробовать сравнить «поющие» и «не поющие» конденсаторы. Я пробовал подключать обмотки сетевых трансформаторов, получил единицы и десятки Генри. Вот ТПП 259.

Может быть, для тьболюбов будет интересно посмотреть Z их трансформаторов? Я сделал «короткозамкнутый виток», вернее закоротил низковольтную обмотку. Z до 5 кГц упала очень сильно, как будет от одного витка и можно ли извлечь из этого пользу, не знаю. Все измерения здесь я делал с помощью приставки и усилителя, как в прошлой статье по измерениям параметров Тиля-Смолла, просто так мне было удобнее, не вижу проблем при измерениях без усилителя.

↑ Подвожу итоги

Измерение RLC с помощью программы LIMP представляет интерес для радиолюбителя и является крохотной частью бесплатного программного пакета, который можно скачать с сайта фирмы. Там же есть подробные инструкции пользователю. Конечно, точность измерений будет радиолюбительской — несколько процентов, но в ряде случаев и этого будет достаточно.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации