ส่วนนี้จะให้ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องวัด LCR ​​และเครื่องวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ หลักการวัดและวิธีการใช้งาน นอกจากนี้ส่วนประกอบทั่วไปที่วัดได้ ด้วยเครื่องวัด LCR ​​แสดงอยู่ด้านล่าง คลิกที่ส่วนประกอบของคุณเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการใช้เครื่องวัด LCR ​​และเครื่องวิเคราะห์อิมพีแดนซ์เพื่อวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ

01. หลักการวัดแอลซีอาร์มิเตอร์
หลักการวัดพื้นฐานของเครื่องวัด LCR
เครื่องวัด LCR ​​เป็นเครื่องมือวัดที่ใช้วัดคุณสมบัติทางกายภาพที่เรียกว่าความต้านทาน ความต้านทานซึ่งแสดงโดยใช้ตัวบ่งชี้ Z บ่งชี้ความต้านทานต่อการไหลของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถคำนวณได้จากกระแสที่ฉันไหลไปยังเป้าหมายการวัดและแรงดันไฟฟ้า V ทั่วขั้วของเป้าหมาย เนื่องจากอิมพีแดนซ์คือแสดงเป็นเวกเตอร์บนระนาบที่ซับซ้อน LCR เมตรไม่เพียง แต่วัดอัตราส่วนของค่า RMS ของกระแสและแรงดันไฟฟ้า แต่ยังรวมถึงความแตกต่างของเฟสระหว่างกระแสและรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า

วงจรวัด LCR: วิธีสะพานสมดุลอัตโนมัติ
วิธีสะพานสมดุลอัตโนมัติคือการออกแบบวงจรที่ใช้ในเครื่องวัด LCR ​​จำนวนมาก เป็นวงจรการวัด วงจรมีสี่ขั้ว (Hc, Hp, Lp และ Lc) ซึ่งทั้งหมดนี้ เชื่อมต่อกับเป้าหมายการวัด ดูภาพรวมของวงจรและด้านล่างสำหรับคำอธิบายการทำงานของแต่ละเทอร์มินัล

Hc:
ใช้สัญญาณการวัดที่สร้างด้วยความถี่ควบคุมและแอมพลิจูดกับเป้าหมายการวัด ความถี่สามารถควบคุมได้ภายในช่วงหลายมิลลิเฮิรตซ์ถึงหลายเมกะเฮิรตซ์และแอมพลิจูดจาก 5 mV ถึง 5 V.

HP:
ตรวจจับศักยภาพสูงของเป้าหมายการวัด อิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรตรวจจับคือสูงมากทำให้สามารถตรวจจับศักย์ไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าตก

Lp:
ตรวจจับศักยภาพ Lo ของเป้าหมายการวัด

Lc:
แปลงกระแสที่ไหลไปยังเป้าหมายการวัดเป็นแรงดันไฟฟ้าตามที่ตรวจพบความต้านทานและตรวจพบผลลัพธ์ ศักยภาพของเทอร์มินัล Lc ถือเป็น 0โวลต์เสมอ

วงจรวัด LCR: วิธีสองขั้ว, วิธีห้าขั้วและวิธีสี่ขั้วคู่

02. การใช้เครื่องวัด LCR: ความรู้พื้นฐาน
สมการทั่วไปสำหรับ LCR เมตร

โหมดวงจรเทียบเท่า

เปิดการแก้ไขและการแก้ไขแบบสั้น ๆ
อุปกรณ์ทดสอบที่ใช้ในการวัดชิ้นงานมีส่วนประกอบตกค้างและสามารถแสดงโดยใช้วงจรเทียบเท่าดังที่แสดงในรูปด้านล่าง

ดังนั้นค่าที่วัดได้ Zm จะแสดงโดยใช้สมการที่มีสิ่งเหล่านี้
ส่วนประกอบที่เหลือตามที่แสดงด้านล่าง ในการคำนวณค่าที่แท้จริง Zx จำเป็นต้องคำนวณส่วนประกอบที่เหลือที่เปิดอยู่และส่วนประกอบที่เหลืออยู่สั้น ๆ จากนั้นแก้ไขค่าที่วัดได้ กระบวนการแก้ไขเหล่านี้เรียกว่าการแก้ไขแบบเปิดและแบบสั้น การแก้ไขตามลำดับและเครื่องวัด LCR ​​มีฟังก์ชันสำหรับการดำเนินการทั้งสองอย่าง

Zm:
ค่าที่วัดได้

Zs:
อิมพีแดนซ์ตกค้างสั้น (Rs: ความต้านทานตกค้าง Ls: การเหนี่ยวนำตกค้าง)

Yo:
เปิดการรับสารตกค้าง (Go: สารตกค้าง; Co: ความจุ)

zx:
มูลค่าที่แท้จริง (อิมพีแดนซ์ของเป้าหมายการวัด)

ระดับสัญญาณการวัด

เอาต์พุตสัญญาณการวัดจากเครื่องวัด LCR ​​จะแบ่งแรงดันไฟฟ้าระหว่างเอาต์พุต ความต้านทาน R และเป้าหมายการวัด Zx ดังนั้นระดับสัญญาณการวัดที่ตั้งไว้ V คือไม่ได้นำไปใช้กับเป้าหมายการวัด Zx LCR เมตรมีสามการวัดโหมดสัญญาณ

โหมดแรงดันไฟฟ้าเปิด (V):

ผู้ใช้ตั้งค่าสัญญาณการวัดระดับ V ในรูป ค่านี้คือแรงดันไฟฟ้าเมื่อขั้วการวัดอยู่ในสถานะเปิด

โหมดแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV):

ผู้ใช้ตั้งค่า Vx ในรูป (แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วของ Zx ของเป้าหมายการวัด) โหมดนี้ใช้เมื่อวัดชิ้นงานที่มีการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าตัวอย่างเช่น MLCC ที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง

โหมดกระแสคงที่ (CC):

ผู้ใช้ตั้งค่า I ในรูป (กระแสที่ไหลไปยังเป้าหมายการวัด zx) โหมดนี้ใช้เมื่อวัดเป้าหมายการวัดที่มีกระแสไฟฟ้าการพึ่งพาตัวอย่างเช่นตัวเหนี่ยวนำที่มีแกน

03. ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกหลายชั้น (MLCC)
ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกหลายชั้น (MLCC) คืออะไร?

MLCC มีสองประเภท: ชนิดค่าคงที่อิเล็กทริกสูงซึ่งความจุจะแปรผันตามแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้และประเภทที่ชดเชยอุณหภูมิซึ่งความจุไม่แตกต่างกัน เงื่อนไขการวัดที่ใช้ในการกำหนดความจุถูกกำหนดโดยมาตรฐาน JIS แยกต่างหากสำหรับ MLCC ที่ชดเชยอุณหภูมิและอิเล็กทริกคงที่สูง

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Parameters							Large capacitance:Cs-D, small capacitance:Cp-D
Frequency							See the table below
DC bias							OFF
Signal level							Rated voltage or less
Measurement range							AUTO
Speed							SLOW2
LowZ mode							OFF

* มิฉะนั้นจะใช้การตั้งค่าเริ่มต้น * การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากสภาวะที่เหมาะสมแตกต่างกันไปตามเป้าหมายการวัดการตั้งค่าเฉพาะควรถูกกำหนดโดยผู้ควบคุมเครื่องมือ

IEC 60384-21 คาปาซิเตอร์หลายชั้นแบบติดตั้งบนพื้นผิวของเซรามิกอิเล็กทริก (JIS C5101-21) ประเภทที่ 1: ประเภทการชดเชยอุณหภูมิ (EIA ประเภท C0G, ประเภท JIS CH เป็นต้น) (IEC30384-21)

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Voltage*1

DC bias *2

C,D（tanδ）

C≦1000pF

All

1MHz or 100kHz (Reference 1MHz)

5Vrms or less

_

C＞1000pF

1kHz or 100kHz (Reference 1kHz)

IEC 60384-22 คาปาซิเตอร์หลายชั้นแบบติดตั้งบนพื้นผิวคงที่ของอิเล็กทริกเซรามิก (JIS C5101-22) คลาส 2: ประเภทค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง (EIA ประเภท X5R, X7R, JIS ประเภท B, F ฯลฯ ) (IEC30384-22)

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Voltage*1

DC bias *2

C,D（tanδ）

C≦100pF

All

1MHz

1.0±0.2Vrms

_

100pF＜C ≦10μF

6.3V or more

1kHz

1.0±0.2Vrms

6.3V or less

1kHz

0.5±0.2Vrms

C＞10μF

All

100Hz or 120Hz

0.5±0.2Vrms

* 1 แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) คือแรงดันไฟฟ้าได้จากการหารแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดด้วยความต้านทานขาออกและตัวอย่าง

* 1 สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดความต้านทานขาออกและอิมพีแดนซ์ของตัวอย่าง

* 2 โหมด CV สะดวกเมื่อวัดตัวอย่างที่ไม่ทราบอิมพีแดนซ์และเมื่อทำการวัดหลายตัวอย่างที่มีความแปรปรวนในระดับมาก

ตัวเก็บประจุคงที่เป็นอิเล็กทริกสูง

ตัวเก็บประจุแบริ่งลักษณะอุณหภูมิเช่น B, X5R และ X7R ใช้วัสดุที่มีค่าคงที่สูง

ในขณะที่ตัวเก็บประจุแบบคงที่ที่เป็นฉนวนสูงสามารถให้ความจุสูงในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก ความจุมีแนวโน้มที่จะแตกต่างกันอย่างมากตามแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิที่วัดได้

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model	Measurement frequency	Features
3504-40	120Hz,1kHz	Ideal for large capacitance inspection High speed CV measurement
3504-50
3504-60
3506-10	1kHz,1MHz	Ideal for small capacitance inspection, high repeatability

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Measurement frequency

Features

IM3570

DC,4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

การเลือกพารามิเตอร์ Cs หรือ Cp

ความต้านทานตามความถี่ (เมื่อ D มีขนาดเล็กเพียงพอ) โปรดดูตารางด้านขวา วงจรเทียบเท่าของตัวเก็บประจุ: ตัวเก็บประจุความจุขนาดใหญ่: Rp สามารถละเว้นได้ เนื่องจากความต้านทานของ C ต่ำ เลือกโหมดวงจรเทียบเท่าซีรีส์ ความจุขนาดเล็ก

ตัวเก็บประจุ: สามารถละเว้น Rs ได้เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของ C สูง เลือกซีรี่ส์ที่เทียบเท่าโหมดวงจร โดยทั่วไปจะใช้โหมดวงจรเทียบเท่าอนุกรมเมื่อทำการวัดองค์ประกอบความต้านทานต่ำ (ประมาณ 100 Ω หรือน้อยกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุสูงและใช้โหมดวงจรเทียบเท่าแบบขนานเมื่อทำการวัดองค์ประกอบที่มีอิมพีแดนซ์สูง(ประมาณ 10 k Ω หรือมากกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุต่ำ ตัวเก็บประจุที่แท้จริงจะทำตัวราวกับว่า Rs และ Rp เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานตามลำดับ ด้วยตัวเก็บประจุในอุดมคติ C ดังในรูป Rp มักจะมีขนาดใหญ่มาก (megaohm-order หรือมากกว่า) และ Rs มีขนาดเล็กมาก (หลายโอห์มหรือน้อยกว่า) ตัวเก็บประจุสามารถคำนวณค่ารีแอคแตนซ์ได้โดยใช้สมการต่อไปนี้ตามความจุและความถี่: Xc ＝ 1 / j 2πf C [Ω] เมื่อ Xc มีขนาดเล็กอิมพีแดนซ์เมื่อวาง Rp ขนาน ถือได้ว่ามีค่าเท่ากับ Xc โดยประมาณ ในทางกลับกันเนื่องจาก Rs ไม่สามารถเพิกเฉยได้เมื่อ Xc มีขนาดเล็กการตั้งค่าโดยรวมจะถือว่าเป็นอนุกรมวงจรเทียบเท่ากับ Xc และ Rs ในทางตรงกันข้ามเมื่อ Xc มีขนาดใหญ่ Rp จะไม่สามารถเพิกเฉยได้ แต่ Rs ได้ดังนั้นการตั้งค่าจึงถือได้ว่าเป็นวงจรเทียบเท่าแบบขนาน

โหมดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (V) และโหมดแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV)

แรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดคือแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว Hc เมื่อไม่มีการเชื่อมต่อตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่างเป็นผลมาจากการหารแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดด้วยเอาต์พุตความต้านทานและตัวอย่าง

ในโหมดแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV) ตัวดำเนินการจะตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งตัวอย่าง IM35xx อ่านค่าการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและสร้าง CV โดยใช้ข้อเสนอแนะในซอฟต์แวร์ เนื่องจาก 3504-xx สร้าง CV ในฮาร์ดแวร์ (โดยใช้วงจรอนาล็อก) เครื่องมือนั่นสามารถวัดแรงดันคงที่ด้วยความเร็วสูง แม้ว่า 3506-10 มีเฉพาะโหมดแรงดันไฟฟ้าไม่โหลด (V) แต่มีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่ารุ่นอื่น ๆ

สำหรับตัวอย่างที่แรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดมีค่าประมาณเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เนื่องจากความต้านทานเอาต์พุตต่ำ (1Ω สำหรับ 2.2 mF และช่วงที่มากกว่า ที่ 1 kHz และ 20Ω สำหรับเงื่อนไขอื่น ๆ )

* 1 อิมพีแดนซ์เอาต์พุตแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่นและความต้านทานต่ำหรือไม่เปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงแล้ว โปรดดูข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ในคู่มือการใช้งาน

04. ตัวเก็บประจุไฟฟ้า
ตัวเก็บประจุไฟฟ้าวัดได้อย่างไร?

เงื่อนไขการวัดที่ใช้ในการกำหนดความจุของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าถูกตั้งค่าไว้ตามมาตรฐาน IEC และค่าที่ระบุโดยผู้ผลิตตัวเก็บประจุคือค่าที่วัดได้ตามมาตรฐานเหล่านั้น อย่างไรก็ตามเนื่องจากค่าความจุของตัวเก็บประจุไฟฟ้าแตกต่างกันมากตามความถี่ในการวัด ควรตรวจสอบค่าความจุที่ความถี่ที่วงจรดังกล่าวจะนำไปใช้จริง

วัดความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ซึ่งรวมถึงปัจจัยต่างๆเช่น ความต้านทานของอิเล็กโทรดภายในของตัวเก็บประจุไฟฟ้าและความต้านทานอิเล็กโทรไลต์และแทนเจนต์ D (tanδ) ของมุมการสูญเสียภายใต้เงื่อนไขเดียวกับความจุ

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Parameters							Cs-D-Rs
Frequency							120Hz, frequency at which circuit will actually be used
DC bias							ON　1.0V
Signal level							0.5Vrms
Measurement range							AUTO
Speed							SLOW2
LowZ mode							ON

* มิฉะนั้นจะใช้การตั้งค่าเริ่มต้น
* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากเงื่อนไขที่เหมาะสมแตกต่างกันไปด้วยเป้าหมายการวัดควรกำหนดการตั้งค่าเฉพาะโดยผู้ควบคุมเครื่องมือ

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Measurement voltage*1

DC bias *2

C,D（tanδ） Rs(ESR)

All

All

100Hz or 120Hz

0.5Vrms

0.7 to 1.0V

* 1 แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) คือแรงดันไฟฟ้าได้จากการหารแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดด้วยความต้านทานขาออกและตัวอย่าง

* 1 สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดความต้านทานขาออกและอิมพีแดนซ์ของตัวอย่าง

* 2 DC bias ไม่จำเป็นต้องนำไปใช้

การตั้งค่าโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำ

ในโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำความต้านทานเอาต์พุตของเครื่องมือจะลดลงและกระแสการวัดถูกนำไปใช้ซ้ำ ๆ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดเมื่อวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงมากกว่า 100μF (และอิมพีแดนซ์ต่ำ) โหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำให้การวัดที่เสถียรกว่ากราฟด้านล่างเปรียบเทียบความสามารถในการทำซ้ำเมื่อใช้ IM3570 เพื่อทำการวัดด้วยการเปิดใช้งานและปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงความต้านทานต่ำ (100kHz, ช่วง1Ω, 1V)

* เงื่อนไขที่สามารถเปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำจะแตกต่างกันไปตามรุ่นของเครื่องมือ โปรดดูคู่มือการใช้งานของเครื่องมือที่คุณใช้

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model

Measurement frequency

Features

IM3523

DC, 40Hz to 200kHz

Measurement time: 2ms, high cost performance

IM3533

DC, 1mHz to 200kHz

Internal DC bias function, touch panel

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Measurement frequency

Features

IM3570 IM9000

DC, 4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

Optional equivalent cuircuit analysis firmware for the IM3570

IM3590

DC, 1mHz to 200kHz

Can measure ESR and ESL separately with its equivalent circuit analysis function.

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D (tanδ): วงจร

รูปด้านขวาแสดงวงจรเทียบเท่ามาตรฐานสำหรับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่ความถี่ต่ำ (50 Hz ถึง 1 kHz) ค่ารีแอกแตนซ์ (XL) ซึ่งเป็นผลมาจากการเทียบเท่าการเหนี่ยวนำอนุกรม L มีขนาดเล็กมากและถือได้ว่าเป็นศูนย์

C: ความจุ r: ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่าของสารเคลือบออกซิเดชั่นขั้วบวก R: เทียบเท่าความต้านทานแบบอนุกรม (ESR) L: การเหนี่ยวนำอนุกรมเทียบเท่า

* คำอธิบายทั่วไปของตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติค (NICHICON CORPORATION)

ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) และสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D (tanδ): ความสัมพันธ์แบบเวกเตอร์

องค์ประกอบความต้านทานและปฏิกิริยาของแต่ละองค์ประกอบในขณะนี้มีลักษณะโดยความสัมพันธ์เวกเตอร์ที่แสดงในรูปบนระนาบเชิงซ้อนตัวเก็บประจุในอุดมคติจะมี R = 0 และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D = 0 แต่เนื่องจากเป็นจริงตัวเก็บประจุมีส่วนประกอบความต้านทานต่างๆรวมถึงความต้านทานฟอยล์อิเล็กโทรดความต้านทานอิเล็กโทรไลต์และความต้านทานการสัมผัสของตะกั่วและชิ้นส่วนอื่น ๆ เทียบเท่าความต้านทานแบบอนุกรม ESR และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D (tanδ) ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์สำหรับใช้ในการประเมินคุณภาพตัวเก็บประจุไฟฟ้า

ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D (tanδ): การประเมินผล

> เนื่องจาก IM3533 และ IM3536 สามารถวัดและแสดงพารามิเตอร์สี่ตัวพร้อมกันได้ สามารถใช้ตรวจสอบรีแอกแตนซ์ X ความจุ C เทียบเท่าได้พร้อมกัน ความต้านทานแบบอนุกรม Rs และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย D เป็นตัวบ่งชี้สำหรับใช้ในการประเมินอิเล็กโทรไลต์ ตัวเก็บประจุดังที่แสดงในภาพหน้าจอตัวอย่างทางด้านขวา

ฟังก์ชันการวัดค่าอคติ DC

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าโดยทั่วไปมีอยู่ในรูปแบบโพลาไรซ์และสองขั้ว อคติ DC ต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ตามความจำเป็นเพื่อป้องกันการใช้แรงดันย้อนกลับ

เนื่องจาก IM3533 และ IM3536 มีฟังก์ชันแรงดันไฟฟ้าอคติ DC ในตัวจึงสามารถใช้ DC bias ไปยังตัวเก็บประจุทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ภายนอก

การกำหนด Cs และ Cp

โดยทั่วไปโหมดวงจรเทียบเท่าซีรีส์จะใช้เมื่อทำการวัดความต้านทานต่ำ องค์ประกอบ (ประมาณ 100Ω หรือน้อยกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุสูงและใช้โหมดวงจรเทียบเท่าแบบขนานเมื่อทำการวัดองค์ประกอบที่มีอิมพีแดนซ์สูง (ประมาณ 10 kΩ หรือมากกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุต่ำ เมื่อโหมดวงจรเทียบเท่าที่เหมาะสมไม่ชัดเจนตัวอย่างเช่นเมื่อวัดตัวอย่างด้วยความต้านทานตั้งแต่ประมาณ100Ωถึง 10 kΩ ตรวจสอบกับส่วนประกอบของผู้ผลิต

05. ตัวเก็บประจุแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมคืออะไร?

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมเป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้แทนทาลัมโลหะสำหรับขั้วบวก พวกเขาให้ความจุที่สูงขึ้นในแพ็คเกจขนาดเล็กกว่าประเภทอื่น ๆ ตัวเก็บประจุและมีลักษณะแรงดันและอุณหภูมิที่ดีกว่าความจุสูง ตัวเก็บประจุเซรามิก

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Parameters							Cs-D (120Hz), Rs(100kHz)
Frequency							120Hz, 100kHz
DC bias							OFF
Signal level							0.5Vrms
Measurement range							AUTO
Speed							SLOW2
LowZ mode							ON

* มิฉะนั้นจะใช้การตั้งค่าเริ่มต้น

* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากเงื่อนไขที่เหมาะสมแตกต่างกันไปด้วยเป้าหมายการวัดควรกำหนดการตั้งค่าเฉพาะโดยเครื่องมือผู้ประกอบการ

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมแบบคงที่บนพื้นผิวที่มีแมงกานีสไดออกไซด์แข็ง

อิเล็กโทรไลต์ (IEC 60384-3) (JIS C5101-3)

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Measurement voltage*1

DC bias *2

C,D(tanδ)

All

All

100Hz or 120Hz

0.5Vrms or less

0.7V to 1.0V

Rs(ESR), Z

All

All

100kHz

0.5Vrms or less

0.7V to 1.0V

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมคงที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่ของแข็งและอิเล็กโทรดฟอยล์ (IEC 60384-15) (JIS C5101-15)

Parameters

Rated voltage Rated capacitance

Measurement frequency

Measurement voltage*1

DC bias *2

C,D(tanδ)

All

100Hz or 120Hz

0.1Vp to 1.0Vp

2.1V to 2.5V *3

Rs(ESR) Z

All

Choose the frequency that yields the lowest impedance value from the following: 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz.

0.1Vp to 1.0Vp

2.1V to 2.5V *4

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมแบบคงที่บนพื้นผิวพร้อมอิเล็กโทรไลต์แข็งโพลิเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (IEC 60384-24)   (JIS C5101-24)

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Measurement voltage*1

DC bias *2

C,D(tanδ)

All

2.5V or less

100Hz or 120Hz

0.5Vrms or less

1.1V to 1.5V

2.5V or greater

1.5V to 2.0V

Rs(ESR),Z

All

All

100kHz

0.5Vrms or less

OFF

* 1 แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) คือแรงดันไฟฟ้าได้จากการหารแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดด้วยความต้านทานขาออกและตัวอย่าง

* 1 สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดความต้านทานขาออกและอิมพีแดนซ์ของตัวอย่าง

* 2 DC bias ไม่จำเป็นต้องนำไปใช้

* 3 DC bias ไม่จำเป็นต้องใช้กับตัวเก็บประจุแบบไบโพลาร์

* 4 ใช้เฉพาะเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ 0.5 Vp ขึ้นไป

การกำหนด Cs และ Cp

โดยทั่วไปโหมดวงจรเทียบเท่าซีรีส์จะใช้เมื่อทำการวัดความต้านทานต่ำองค์ประกอบ (ประมาณ 100Ω หรือน้อยกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุสูงและใช้โหมดวงจรเทียบเท่าแบบขนานเมื่อทำการวัดองค์ประกอบที่มีอิมพีแดนซ์สูง (ประมาณ 10 kΩ หรือมากกว่า) เช่นตัวเก็บประจุความจุต่ำ เมื่อโหมดวงจรเทียบเท่าที่เหมาะสมไม่ชัดเจนตัวอย่างเช่นเมื่อวัดตัวอย่างด้วยความต้านทานตั้งแต่ประมาณ 100Ω ถึง 10 kΩ ตรวจสอบกับส่วนประกอบของผู้ผลิต

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model

Measurement frequency

Features

IM3523

DC, 40Hz to 200kHz

Measurement time: 2ms, high cost performance

IM3533

DC, 1mHz to 200kHz

Internal DC bias function, touch panel

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Measurement frequency

Features

IM3570 IM9000

DC, 4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

Optional equivalent cuircuit analysis firmware for the IM3570

IM3590

DC, 1mHz to 200kHz

Can measure ESR and ESL separately with its equivalent circuit analysis function.

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

วิธีสี่ขั้ว

เมื่อเชื่อมต่อการป้องกันใกล้กับ Zx ตัวอย่างกระแสการวัดที่ฉันจะส่งกลับผ่านการป้องกัน เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลกลับผ่านการป้องกันจะลบล้างฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างโดยกระแสการวัด I เทคนิคนี้จึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในการลดข้อผิดพลาดในการวัดระหว่างการวัดค่าความต้านทานต่ำ (รุ่น IM35xx)

โหมดการวัดต่อเนื่อง

สามารถใช้โหมดการวัดต่อเนื่องของซีรี่ส์ IM35xx เพื่อสร้างภาพต่อเนื่องได้การวัดในขณะที่การตั้งค่าที่แตกต่างกัน (ความถี่และระดับ) ในตัวอย่างด้านขวาทำการวัด Cs-D (120 Hz) และ ESR (100 kHz) อย่างต่อเนื่อง

06. ตัวเก็บประจุโพลิเมอร์นำไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุโพลีเมอร์นำไฟฟ้าคืออะไร?

ตัวเก็บประจุโพลิเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามี ESR ต่ำกว่า (ดูด้านล่าง) มากกว่าอะลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ ตัวเก็บประจุและโดดเด่นด้วยเสถียรภาพที่มากขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังมีเสถียรภาพที่ดีเยี่ยมของความจุเมื่อเทียบกับ DC bias การวัด เงื่อนไขถูกกำหนดโดยมาตรฐาน IEC 60384-25-1 และรวมถึงการวัดของความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) และแทนเจนต์ D (tanδ) ของมุมสูญเสีย

“รายการสินค้า” ของมิเตอร์ lcr โปรดดูที่นี่

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Parameters							Cs-D (120Hz), Rs (100kHz)
Frequency							120Hz, 100kHz
DC bias							ON　1.5V
Signal level							0.5Vrms
Measurement range							AUTO
Speed							SLOW2
LowZ mode							ON

* มิฉะนั้นจะใช้การตั้งค่าเริ่มต้น

* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากสภาวะที่เหมาะสมแตกต่างกันไปตามเป้าหมายการวัดการตั้งค่าเฉพาะควรถูกกำหนดโดยผู้ควบคุมเครื่องมือ

IEC 60384-25-1 ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคแบบยึดพื้นผิวที่มีอิเล็กโทรไลต์ของแข็งโพลิเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

Parameters

Rated capacitance

Rated voltage

Measurement frequency

Measurement voltage*1

DC bias *2

C,D（tanδ）

All

2.5V or less

120Hz

0.5Vrms or less

1.1 to 1.5V

2.5V or more

1.5 to 2.0V

Rs(ESR)

All

All

100kHz±10kHz

0.5Vrms or less

OFF

* 1 แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง) คือแรงดันไฟฟ้าได้จากการหารแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดด้วยความต้านทานขาออกและตัวอย่าง

* 1 สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวอย่าง)ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดความต้านทานขาออกและอิมพีแดนซ์ของตัวอย่าง

* 2 DC bias ไม่จำเป็นต้องใช้

การตั้งค่าโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำ

โหมดความแม่นยำสูงความต้านทานต่ำ

ในโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำความต้านทานเอาต์พุตของเครื่องมือจะลดลงและกระแสการวัดจะถูกนำไปใช้ซ้ำ ๆ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัด เมื่อวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงมากกว่า100μF (ดังนั้นจึงมีความต้านทานต่ำ) โหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำจะให้การวัดที่เสถียรกว่า กราฟทางด้านขวาเปรียบเทียบความสามารถในการทำซ้ำเมื่อใช้ IM3570 เพื่อทำการวัดโดยเปิดใช้งานและปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำ (100kHz, ช่วง1Ω, 1V)

* เงื่อนไขที่สามารถเปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงอิมพีแดนซ์ต่ำจะแตกต่างกันไปตามรุ่นของเครื่องมือ โปรดดูคู่มือผู้ใช้ของเครื่องมือที่คุณใช้

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model

Measurement frequency

Features

IM3523

DC, 40Hz to 200kHz

Measurement time: 2ms, high cost performance

IM3533

DC, 1mHz to 200kHz

Internal DC bias function, touch panel

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Measurement frequency

Features

IM3570 IM9000

DC, 4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

Optional equivalent cuircuit analysis firmware for the IM3570

IM3590

DC, 1mHz to 200kHz

Can measure ESR and ESL separately with its equivalent circuit analysis function.

ฟังก์ชันการวิเคราะห์วงจรเทียบเท่า

ฟังก์ชันการวิเคราะห์วงจรเทียบเท่าของเครื่องมือสามารถใช้เพื่อวิเคราะห์ L, C และ องค์ประกอบ R ที่ประกอบเป็นส่วนประกอบแยกกัน ในรูปด้านขวาเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ESR และ ESL ของตัวเก็บประจุโพลิเมอร์วัดได้โดยใช้ IM3570 และ IM9000

โหมดการวัดต่อเนื่อง

สามารถใช้โหมดการวัดต่อเนื่องของซีรี่ส์ IM35xx เพื่อสร้างภาพต่อเนื่องได้ การวัดในขณะที่การตั้งค่าที่แตกต่างกัน (ความถี่และระดับ) ในตัวอย่างด้านขวาทำการวัด Cs-D (120 Hz) และ ESR (100 kHz) อย่างต่อเนื่อง

07. ตัวเหนี่ยวนำ (คอยส์)

ตัวเหนี่ยวนำหรือขดลวดคืออะไร?

ขดลวดอาจไม่มีแกน (มีแกนอากาศหรือแกนที่ทำจากโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก) หรือ พวกเขาอาจมีแกนที่ทำจากโลหะแม่เหล็ก (เช่นโลหะที่มีแม่เหล็กสูง permeability) เช่นเฟอร์ไรต์ ตัวเหนี่ยวนำที่มีแกนมีการพึ่งพาในปัจจุบัน

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

ปรากฏการณ์ของการสั่นพ้อง LC กับการเหนี่ยวนำของขดลวด (ตัวเหนี่ยวนำ) และความจุแบบกาฝากเรียกว่าการสะท้อนตัวเอง ความถี่ที่เกิดการสั่นพ้องตัวเองเรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง เมื่อประเมินขดลวดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้วัด L และ Q ด้วยความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเองอย่างเพียงพอ ขดลวดความเหนี่ยวนำซึ่งเพิ่มขึ้นตามความถี่สามารถคำนวณได้โดยใช้สิ่งต่อไปนี้

สมการ: Z = j2πfL หากต้องการวัดความเหนี่ยวนำอย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่เปลี่ยนความถี่ให้ตั้งค่า ช่วงการวัดถึง AUTO หากต้องการวัดด้วยระดับความแม่นยำที่สูงขึ้นให้ตั้งค่า ความถี่ในการสร้างอิมพีแดนซ์ที่สามารถวัดได้ด้วยช่วงความแม่นยำสูง

การตั้งค่าความถี่ในการวัด

ปรากฏการณ์ของการสั่นพ้อง LC กับการเหนี่ยวนำของขดลวด (ตัวเหนี่ยวนำ) และความจุแบบกาฝากเรียกว่าการสะท้อนตัวเอง ความถี่ที่เกิดการสั่นพ้องตัวเองเรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง เมื่อประเมินขดลวดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้วัด L และ Q ด้วยความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเองอย่างเพียงพอ

ความเหนี่ยวนำของขดลวดซึ่งเพิ่มขึ้นตามความถี่สามารถคำนวณได้โดยใช้สิ่งต่อไปนี้

สมการ: Z = j2πfL ในการวัดความเหนี่ยวนำอย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่เปลี่ยนความถี่ให้ตั้งค่าช่วงการวัดถึง AUTO หากต้องการวัดด้วยระดับความแม่นยำที่สูงขึ้นให้ตั้งค่าความถี่ในการสร้างอิมพีแดนซ์ที่สามารถวัดได้ด้วยช่วงความแม่นยำสูง

การตั้งค่าระดับสัญญาณการวัด

กระแสไฟฟ้าที่วัดได้สามารถคำนวณได้จากแรงดันไฟฟ้าแบบเปิดขั้วอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องมือและอิมพีแดนซ์ของเป้าหมายการวัด ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เพื่อไม่ให้กระแสไฟฟ้าเกินพิกัด

เมื่อวัดขดลวดที่แสดงการพึ่งพากระแส (เช่นขดลวดที่มีแกนแม่เหล็ก) ตั้งอุปกรณ์ให้อยู่ในระดับสัญญาณเพื่อให้แกนแม่เหล็กไม่อิ่มตัว เมื่อไหร่ การวัดขดลวดที่ไม่แสดงการพึ่งพากระแสแนะนำให้ตั้งค่า เครื่องมือในระดับสัญญาณที่มีความแม่นยำสูงสุด ด้วยซีรีส์ IM35xx ที่ดีที่สุด ความแม่นยำทำได้ด้วยการตั้งค่า 1 V ของโหมด V ด้วยซีรีส์ IM758x ไฟล์ระดับสัญญาณการวัดถูกกำหนดสำหรับกำลังไฟเมื่อใช้พอร์ต DUT 50 Ω การสิ้นสุดและการตั้งค่าที่มีความแม่นยำสูงสุดคือ +1 dBm

เมื่อวัดขดลวดที่มีแกนหรือขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำ CC ซีรี่ส์ IM35xx โหมด (กระแสคงที่) สะดวก กระแสการวัดถูกควบคุมในซอฟต์แวร์เพื่อให้มันคงที่

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model

Measurement frequency

Features

IM3533

DC,40Hz to 200kHz

Temperature correction function of Rdc

IM3536

DC,4Hz to 8MHz

Standard model,high-speed,highly stable, cost-effective analyzer

IM7581

100kHz to 300MHz

High-speed measurement of coils for high frequency

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Measurement frequency

Features

IM3570

DC,4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

การเลือกพารามิเตอร์ Ls หรือ Lp

ตารางด้านขวาแสดงอิมพีแดนซ์ตามความถี่ (เมื่อ D เล็ก)

โดยทั่วไปโหมดวงจรเทียบเท่าซีรีส์จะใช้เมื่อทำการวัดความต้านทานต่ำองค์ประกอบ (ประมาณ 100Ω หรือน้อยกว่า) และโหมดวงจรเทียบเท่าขนานคือ ใช้เมื่อวัดองค์ประกอบความต้านทานสูง (ประมาณ 10 kΩ หรือมากกว่า) เมื่อไหร่ โหมดวงจรสมมูลที่เหมาะสมไม่ชัดเจนตัวอย่างเช่นเมื่อทำการวัดตัวอย่างด้วยความต้านทานตั้งแต่ประมาณ100Ωถึง 10 kΩ ให้ตรวจสอบกับส่วนประกอบของผู้ผลิต

ตัวเหนี่ยวนำจะทำงานเหมือนกับว่าการสูญเสียทองแดงของขดลวด Rs และการสูญเสียแกน Rp มีเชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติ L. ความเหนี่ยวนำของขดลวดในอุดมคติสามารถคำนวณได้เป็นดังต่อไปนี้: XL ＝ j2πfL แม้ว่าจะไม่สามารถกำหนดสูตรทั่วไปได้เนื่องจากแตกต่างกันไปตามขนาดของ Rs และ Rp ขดลวดเหนี่ยวนำต่ำมีลักษณะเป็น XL ขนาดเล็กทำให้อิมพีแดนซ์เมื่อ Rp และ L วางขนานกันเพื่อให้ถือว่าเทียบเท่ากับ X, Rs สามารถละเว้นได้เนื่องจาก Ls มีขนาดเล็กจึงใช้วงจรอนุกรมเทียบเท่า ในทางตรงกันข้ามเมื่ออิมพีแดนซ์สูง Rp จะไม่สามารถมองเห็นได้ แต่ Rs ทำได้ดังนั้นการตั้งค่าจึงถือว่าเป็นวงจรเทียบเท่าแบบขนาน

แผนภาพ: วงจรสมมูลของตัวเหนี่ยวนำ

* ขดลวดความเหนี่ยวนำต่ำ: สามารถละเว้น Rp ได้เนื่องจากอิมพีแดนซ์ต่ำ เลือกซีรี่ส์ที่เทียบเท่าโหมดวงจร

* ขดลวดความเหนี่ยวนำสูง: สามารถละเว้น Rs ได้เนื่องจากอิมพีแดนซ์สูงเลือกซีรี่ส์โหมดวงจรเทียบเท่า

กระแสที่ไหลไปยังขดลวด

กระแสไฟฟ้าที่ไหลไปยังขดลวดสามารถคำนวณได้จากแรงดันไฟฟ้าขั้วเปิดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องมือและอิมพีแดนซ์ของเป้าหมายการวัด

* 1 อิมพีแดนซ์เอาต์พุตแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่นและความต้านทานต่ำหรือไม่ เปิดใช้งานโหมดความแม่นยำสูงแล้ว โปรดดูข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ในคู่มือการใช้งาน

ขนาด Rdc

ในการประเมินขดลวดจะวัด L, Q และ Rdc เครื่องมือเช่น IM3533 และ IM3536 สามารถวัด L, Q และ Rdc ได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์อื่นใด หลังจากวัด L และ Q ด้วยสัญญาณ AC แล้วให้วัด Rdc ด้วยสัญญาณ DC * RS และ Rp ไม่เท่ากับ Rdc, Rs และ Rp เป็นค่าความต้านทานที่วัดด้วย สัญญาณ AC ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆเช่นการสูญเสียขดลวดและความต้านทานของขดลวดซึ่งเพิ่มขึ้นเนื่องจากผลกระทบผิวหนังของตัวนำและผลกระทบจากระยะใกล้ เมื่อวัสดุคดเคี้ยว มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง Rdc จะแปรผันตามอุณหภูมิ IM3533 มีฟังก์ชันแก้ไขอุณหภูมิสำหรับ Rdc

ลักษณะการซ้อนทับของ DC

ลักษณะของขดลวดรวมถึงลักษณะการซ้อนทับของ DC ซึ่งบ่งบอกถึงขอบเขตความเหนี่ยวนำใดลดลงเมื่อเทียบกับกระแสไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งเป็นรายการประเมินที่สำคัญสำหรับขดลวดที่จะใช้ในวงจรเช่นวงจรแหล่งจ่ายไฟที่จัดการกับกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่

ฟังก์ชันแอปพลิเคชั่นแรงดันไฟฟ้า DC ที่ติดตั้งในเครื่องวัด Hioki LCR ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการวัดตัวเก็บประจุและไม่สามารถใช้กระแสไฟฟ้ากระแสตรงได้ เพื่อวางซ้อน DC สัญญาณใช้ DC Bias Current Unit 9269 (หรือ 9269-10) และไฟภายนอกจัดหาหรือสร้างวงจรของคุณเองตามวัตถุประสงค์

การตั้งค่าเวลาหน่วง

เพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัดระหว่างการวัดค่า Rdc เครื่องวัด Hioki LCR จะวนรอบสร้างแรงดันไฟฟ้าเปิดและปิดเพื่อยกเลิกการชดเชยภายใน (ฟังก์ชันการปรับ DC)

เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวเหนี่ยวนำเปลี่ยนไปความต้านทานเอาต์พุตและความต้านทานอนุกรมที่เท่ากันของตัวเหนี่ยวนำและความเหนี่ยวนำทำให้เกิดปรากฏการณ์ชั่วคราว ตั้งค่าเวลาหน่วงเวลานานเพียงพอในระหว่างการวัดค่า Rdc เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดผลลัพธ์จะไม่ได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์เหล่านี้ ชื่อที่กำหนดให้กับการตั้งค่าเวลาหน่วงเวลาแตกต่างกันไปตามรุ่นเช่นเดียวกับเวลาในการวัด สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูที่คู่มือการใช้งานสำหรับรุ่นที่คุณต้องการใช้

การตั้งค่าเวลาหน่วง – ลดความแปรปรวน

หากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับเวลาหน่วงเวลาที่เหมาะสมก่อนอื่นให้ตั้งค่าเวลาหน่วงเวลาให้นานที่สุด จากนั้นค่อยๆลดระยะเวลาหน่วงลงในขณะที่ตรวจสอบว่าค่าที่วัดได้ไม่แสดงความแปรปรวนใด ๆ

08. หม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้าคืออะไร?

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสามารถก้าวขึ้นหรือลงโดยใช้หม้อแปลง ในแง่ของพื้นฐานโครงสร้างหม้อแปลงประกอบด้วยขดลวดหลักและรองรอบแกนเหล็ก เมื่อกระแสไหลสนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นภายในขดลวดทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า ขนาดของแรงดันไฟฟ้านี้เป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบ ตัวอย่างเช่นไฟล์หลัก ขดลวด (ที่ด้านอินพุตของหม้อแปลง) พร้อม 100 รอบและขดลวดทุติยภูมิ (เปิดด้านเอาต์พุตของหม้อแปลง) 200 รอบจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอินพุต 100 V เป็นแรงดันเอาต์พุต 200 V เนื่องจากจำนวนเอาต์พุตจะเป็นสองเท่าของจำนวนอินพุต โปรดทราบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงอำนาจระหว่างด้านหลักและด้านรองของหม้อแปลงไฟฟ้า

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Parameters							Ls,Q,Rdc
Frequency							Self-resonant frequency or less　*1
DC bias							OFF(ON is NOT applicable)
Signal level							Rated current or less *1
Measurement range							AUTO
Speed							SLOW2
LowZ mode							OFF

1 Cf. หมายเหตุการใช้งานตัวเหนี่ยวนำ * มิฉะนั้นจะใช้การตั้งค่าเริ่มต้น

* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากเงื่อนไขที่เหมาะสมแตกต่างกันไปด้วยเป้าหมายการวัดควรกำหนดการตั้งค่าเฉพาะโดยเครื่องมือ

ผู้ประกอบการ
ภาพประกอบ:
R1: ขดลวดปฐมภูมิ
R2: ความต้านทานขดลวดทุติยภูมิ
C1: ความสามารถในการลอยตัวของขดลวดหลัก
C2: ความสามารถในการลอยตัวของขดลวดทุติยภูมิ

พารามิเตอร์สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแต่ละตัว
หม้อแปลงเป็นการประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำและวิธีการวัดจะเหมือนกันสำหรับตัวเหนี่ยวนำอื่น ๆ การวัดหม้อแปลงประกอบด้วยหลักการดังต่อไปนี้

พารามิเตอร์การประเมิน:
* ตัวเหนี่ยวนำหลัก (L1) และตัวเหนี่ยวนำทุติยภูมิ (L2)
* การเหนี่ยวนำการรั่วไหล
* ความจุระหว่างขดลวด (C)
* การเหนี่ยวนำร่วมกัน (M)
* อัตราส่วนการหมุน

เครื่องมือสำหรับการใช้งานในการผลิตจำนวนมาก

Model

Measurement frequency

Features

IM3533-01

DC,40Hz to 200kHz

IM3533+ Frequency sweep

IM3536

DC,4Hz to 8MHz

Standard model, high-speed, highly stable, cost-effective analyzer

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

เครื่องมือสำหรับการวิจัยและพัฒนา

Model

Frequency

Features

IM3570

DC,4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

*For more information, please see the product catalog.

ตัวเหนี่ยวนำหลัก (L1) และตัวเหนี่ยวนำทุติยภูมิ (L2)

ดังแสดงในรูปทางด้านขวาเครื่องมือวัดสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับด้านหลักหรือด้านรองของหม้อแปลงเพื่อวัดหลักหรือรองเหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตามขดลวดอื่น ๆ ทั้งหมดจะต้องอยู่ในสถานะเปิด ใช้ความระมัดระวังเช่นเดียวกับผลการวัดความเหนี่ยวนำรวมถึงผลของความจุแบบกระจายของขดลวด

การเหนี่ยวนำการรั่วไหล

ในหม้อแปลงในอุดมคติการลัดวงจรเอาต์พุตจะทำให้อินพุตสั้นลงเช่นกัน อย่างไรก็ตามในหม้อแปลงจริงการเหนี่ยวนำการรั่วไหลยังคงอยู่แม้ว่าเอาต์พุตจะสั้นลง ดังที่แสดงในรูปด้านบนการเหนี่ยวนำการรั่วสามารถกำหนดได้โดยการลัดวงจรด้านข้างของหม้อแปลงและวัดความเหนี่ยวนำของด้านหลัก

การเหนี่ยวนำการรั่วไหลคืออะไร?

ฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อมโยงขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็กหลัก (φ12หรือφ21) นอกเหนือจากฟลักซ์แม่เหล็กหลักแล้วหม้อแปลงไฟฟ้าฟลักซ์แม่เหล็กยังรวมถึงฟลักซ์การรั่วไหลหลัก (φs1) ซึ่งเชื่อมโยงขดลวดปฐมภูมิ แต่ไม่ใช่ขดลวดทุติยภูมิและฟลักซ์รั่วทุติยภูมิ (φs2) ซึ่งเชื่อมโยงทุติยภูมิคดเคี้ยว แต่ไม่ใช่ขดลวดปฐมภูมิ

แม้ว่าจะมีเพียงฟลักซ์แม่เหล็กหลักเท่านั้นที่มีอยู่ในหม้อแปลงในอุดมคติ แต่หม้อแปลงจริงมักจะมีการรั่วไหลของแม่เหล็กดังนั้นจึงมีฟลักซ์รั่ว เนื่องจากฟลักซ์รั่วนี้ไม่ไม่ได้เชื่อมโยงเฉพาะขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิเท่านั้น แต่ไม่ได้มีส่วนช่วยในการดำเนินการปรับเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง ในเวลาเดียวกันความจริงที่ว่าฟลักซ์รั่ว ไม่ได้เชื่อมโยงเฉพาะขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิเท่านั้นยังหมายความว่ามันก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำของขดลวดแต่ละอัน ด้วยวิธีนี้ฟลักซ์รั่วหลักจะทำหน้าที่เป็นหลักการเหนี่ยวนำการรั่วไหลและฟลักซ์รั่วทุติยภูมิทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลทุติยภูมิ

ความจุระหว่างขดลวด

ดังแสดงในรูปทางด้านขวาความจุของขดลวดระหว่างหลักและสามารถวัดด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงได้โดยการต่อขดลวดแต่ละอันเข้ากับเครื่องมือวัด

การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

ความเหนี่ยวนำร่วมกันสามารถคำนวณได้โดยการวัดความเหนี่ยวนำแบบขนานในขณะที่เข้าเฟสแล้วเป็นอนุกรมนอกเฟสแล้วใช้สมการที่แสดงด้านล่าง

M = (La-Lo) / 4

อัตราส่วนการหมุน

ดังที่แสดงในรูปทางด้านขวาอัตราส่วนการเลี้ยวสามารถประมาณได้โดยการวัดค่าความต้านทาน Z ที่ด้านหลักของหม้อแปลงหลังจากเชื่อมต่อความต้านทาน R ไปอีกด้าน

นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณอัตราส่วนการเลี้ยวได้โดยการวัดค่าความเหนี่ยวนำหลัก L1 และตัวเหนี่ยวนำรอง L2 อย่างไรก็ตามค่านี้จะเป็นเพียงค่าประมาณเนื่องจากผลกระทบของปัจจัยต่างๆเช่นการรั่วของแม่เหล็ก

ฟังก์ชันการวัดหม้อแปลง

สามารถใช้ฟังก์ชันการวัดหม้อแปลงของ LCR Meter IM3533 / IM3533-01 ได้เพื่อคำนวณความเหนี่ยวนำร่วมกันอัตราส่วนการหมุนและความแตกต่างของการเหนี่ยวนำ อัตราส่วนการหมุนการวัดด้วย IM3533 / IM3533-01 เกี่ยวข้องกับการวัดระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษาค่าตัวเหนี่ยวนำแล้วคำนวณอัตราส่วนการหมุน

09. RFID (บัตร IC แบบไม่สัมผัส, แท็ก IC แบบไม่สัมผัส)

RFID ได้รับการควบคุมอย่างไร?

ความถี่ในการทำงานของ RFID ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าแท็ก IC หรือ IC แบบไม่สัมผัสการ์ดถูกกำหนดโดยมาตรฐานสากล เมื่อทำการวัด L ของบอร์ด โดยใช้การ์ด IC แบบไม่สัมผัสต้องทำการวัดใกล้กับการใช้งานความถี่ 13.56 MHz

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Measurement mode							ANALYZER
Parameters							Z-θ  frequency characteristics analysis（L-Q、R evaluation available）
Sweep parameter							FREQ
Sweep frequency							Sweep measurement close to the operating frequency (See the table below)
Signal level							V mode 1V (350x, IM35xx series) or 1dBm (IM758x series)

* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากสภาวะที่เหมาะสมแตกต่างกันไปตามเป้าหมายการวัดการตั้งค่าเฉพาะควรถูกกำหนดโดยผู้ควบคุมเครื่องมือ

โครงสร้างของแท็ก RFID

Category

Frequency

Effective distance

Standard

ID cards

13.56MHz

Up to 10cm (Proximity applications)

ISO14443

Automatic recognition

125kHz

Up to 70cm (Vicinity applications)

ISO14443

13.56MHz

ISO15693

โครงสร้างของแท็ก RFID

RFID โดยทั่วไปประกอบด้วยเสาอากาศและ IC การส่งสัญญาณทำได้โดยไฟล์วงจรเรโซแนนซ์ที่เกิดจากตัวเหนี่ยวนำเสาอากาศ (Ls) และอินพุตในตัวของชิป IC ความจุ (Cp)

ลักษณะความถี่ของส่วนประกอบที่มีข้อบกพร่องและไม่มีข้อบกพร่อง

ดังแสดงในรูปลักษณะความถี่ Z-θของข้อบกพร่องและไม่บกพร่อง ส่วนประกอบแตกต่างกัน ส่วนประกอบที่ไม่มีข้อบกพร่องแสดงจุดเรโซแนนซ์ใกล้กับความถี่ในการทำงาน

Instruments for Research & Development Applications

Model

Measurement frequency

RFID

IM758x series

100k to 1.3GHz *

Mainly for high-frequency RFID

IM3570

4Hz to 5MHz

Mainly for low-frequency to medium frequency RFID

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

การตัดสินผ่าน / ล้มเหลวโดยใช้โหมดวิเคราะห์

สามารถใช้วิธีใดวิธีหนึ่งในสองวิธีเพื่อสร้างการตัดสินว่าผ่าน / ไม่ผ่านเมื่อใช้เครื่องวิเคราะห์
โหมด: การตัดสินสูงสุดและการตัดสินพื้นที่

วิธีตั้งค่าพื้นที่ตัดสิน
พื้นที่ตัดสินสามารถกำหนดได้ดังนี้

• ค่าที่วัดได้ขององค์ประกอบที่รู้จักกันดีสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงได้ (± 10% ของค่าที่วัดได้ขององค์ประกอบอ้างอิง ฯลฯ )
• สามารถป้อนค่าที่ผู้ใช้ระบุได้ (1 k ± 10% เป็นต้น)

การตรวจสอบค่าคงที่ทางไฟฟ้าโดยการวิเคราะห์วงจรเทียบเท่า

ฟังก์ชันการวิเคราะห์วงจรเทียบเท่าของเครื่องมือสามารถใช้ในการคำนวณค่าคงที่ในรูปแบบวงจรสามขั้วเช่นเสาอากาศ RFID

* ควรใช้รุ่น A สำหรับขดลวดที่มีการสูญเสียแกนมาก (R) เพื่อการวิเคราะห์ที่แม่นยำ

โมเดลวงจรเทียบเท่า

10. องค์ประกอบ Piezoelectric

องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกคืออะไร?
องค์ประกอบ Piezoelectric ถูกนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายรวมถึง buzzers เซ็นเซอร์และตัวกรอง เนื่องจากความถี่    เรโซแนนซ์และแอนติเรโซแนนต์เป็นลักษณะของความถี่ ลักษณะความต้านทาน / ความถี่เครื่องวิเคราะห์อิมพีแดนซ์เป็นเครื่องมือที่เหมาะสำหรับใช้ในการวิเคราะห์ลักษณะ

ตัวอย่างการกำหนดเงื่อนไขการวัด

Measurement modes									ANALYZER
Parameters									Z-θ
Sweep parameter									FREQ
Sweep frequency									Set to a range within which the resonant, anti-resonant frequency can be checked.
Signal level									Depends on the measurement items
Equivalent circuit model									E

* การตั้งค่าข้างต้นใช้กับการวัดตัวอย่าง เนื่องจากสภาวะที่เหมาะสมแตกต่างกันไปตามเป้าหมายการวัดการตั้งค่าเฉพาะควรถูกกำหนดโดยผู้ควบคุมเครื่องมือ

วงจรสมมูลขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก

ใกล้เคียงกับความถี่เรโซแนนซ์องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกสามารถแสดงเป็นไฟฟ้าได้เป็นวงจรเทียบเท่า โดยเฉพาะองค์ประกอบดังกล่าวสามารถแสดงเป็นความจุขนาน CO ที่เชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรอนุกรมซึ่งประกอบด้วยอนุกรมเหนี่ยวนำ L1 ซีรีส์ความจุ C1 และความต้านทานซีรีส์ R1

การวัดและการวิเคราะห์ตามจริง

ภาพด้านขวาอธิบายการวัดและการวิเคราะห์จริงด้วย IM3570 และ IM9000 (ซอฟต์แวร์วิเคราะห์วงจรเทียบเท่าที่เป็นอุปกรณ์เสริม)

สินค้าแนะนำ

Model

Frequency

Features

IM3590

DC,1mHz to 200kHz

Analyzer mode (low frequency), equivalent circuit analysis

IM3570 IM9000

DC,4Hz to 5MHz

Frequency sweep with analyzer mode

Optional equivalent circuit analysis firmware for the IM3570

IM7581

100kHz to 300MHz

Analyzer mode (high frequency), equivalent circuit analysis

* สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์

การวัดความถี่เรโซแนนซ์และความถี่ต้านเรโซแนนซ์

ความถี่ fm ที่โดดเด่นด้วยการเหนี่ยวนำขั้นต่ำและความถี่ fn ลักษณะโดยความเหนี่ยวนำสูงสุดสามารถคำนวณได้จากอิมพีแดนซ์ขององค์ประกอบ / ลักษณะความถี่โดยใช้ฟังก์ชันการค้นหาสูงสุดของเครื่องมือ นอกจากนี้ก็คือเป็นไปได้ในการคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ fr ซึ่งมีลักษณะเป็นเฟส 0 และความถี่แอนติโซแนนต์ fa

สามารถแสดงความถี่เรโซแนนซ์แบบอนุกรม fs และความถี่เรโซแนนซ์แบบขนาน fp ได้ตามที่แสดงด้านขวา

Equivalent circuit analysis

การวิเคราะห์วงจรเทียบเท่า

การตัดสินผ่าน / ล้มเหลวโดยใช้โหมดวิเคราะห์

สามารถใช้วิธีใดวิธีหนึ่งในสองวิธีเพื่อสร้างการตัดสินว่าผ่าน / ไม่ผ่านเมื่อใช้เครื่องวิเคราะห์

โหมด: การตัดสินสูงสุดและการตัดสินพื้นที่

พื้นที่ตัดสินสามารถกำหนดได้ดังนี้

• ค่าที่วัดได้ขององค์ประกอบที่รู้จักกันดีสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงได้ (± 10% ของค่าที่วัดได้ขององค์ประกอบอ้างอิง ฯลฯ )
• สามารถป้อนค่าที่ผู้ใช้ระบุได้ (1 k ± 10% เป็นต้น)