elv RLC 9000 Bau- Und Bedienungsanleitung Seite 4

Bau- und Bedienungsanleitung
Messspannung eine Gleichspannung über-
lagert, zur problemlosen Ausmessung uni-
polarer Kondensatoren, ohne diese zu ver-
polen. Die Sense/Masse-Anschlüsse er-
möglichen bei Bedarf eine Vierleitermess-
technik, so dass bei langen Messleitungen
das Ergebnis durch Verfälschungen auf
den Leitungen nicht beeinträchtigt wird.
Hervorzuheben sind noch die V24B-
sowie die IEC-Bus-Schnittstelle, die einen
Datenaustausch mit einem externen Rech-
ner ermöglichen, so dass auf Wunsch auch
eine vollständige Fernbedienung des Ge-
rätes möglich ist.
17 Leuchtdioden informieren auf der
übersichtlichen Frontplatte über den Funk-
tionszustand.
Die technischen Daten des RLC 9000
sind in einer Tabelle zusammengestellt.
Zur Veranschaulichung der einzelnen
Funktionen dieses innovativen Gerätes
sollen nachfolgend die wesentlichen
Grundlagen zur Messung komplexer Bau-
elemente erläutert werden.
Grundlagen
Zur Berechnung der Einzelkomponen-
ten einer Reihen- oder Parallelschaltung
von R und C oder von R und L ist es
erforderlich, die Impedanz des Prüflings
zu ermitteln. Die Impedanz eines Bauele-
mentes entspricht der Reihenschaltung ei-
nes idealen Widerstandes und einer idea-
len Kapazität oder Induktivität. Ausge-
drückt wird dies in der Formel:
Z = Rs + jXs,
wobei der Realteil Rs dem idealen
Reihenwiderstand und der Imaginärteil Xs
der idealen Reihenkapazität oder Reihen-
induktivität entspricht. Negative Werte von
Xs repräsentieren einen kapazitiven und
positive Werte einen induktiven Anteil.
Ist die Impedanz eines Bauteils bekannt,
so ergibt sich der Reihenwiderstand zu Rs
und für positive Werte von Xs die Reihen-
induktivität zu:
Xs Xs
=
Ls =
2 • π • f
6283,2
und für negative Werte von Xs die
Reihenkapazität zu :
1
1
Cs =
=
2 • π • f • |Xs|
|Xs| • 6283,2
Das Verhältnis von Imaginärteil zum
Realteil wird bei Impedanzen als Güte und
der reziproke Wert als Verlustfaktor be-
zeichnet. Je größer der Realteil im Verhält-
nis zum Imaginärteil ist, desto geringer ist
die Güte und desto höher der Verlustfaktor.
Impedanzen mit einer Güte unter 1 be-
sitzen einen dominierenden Reihenwider-
stand, während bei einer Güte über 1 die
Induktivität oder Kapazität dominierend
ist. Ab einer gewissen Güte bzw. einem
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gewissen Verlustfaktor werden bei RLC-
Messbrücken Impedanzen als reine Wi-
derstände bzw. Kapazitäten oder Induk-
tivitäten angesehen. Legt man diese Gren-
ze z. B. auf ein Verhältnis von 500 fest, so
werden Impedanzen, deren Güte kleiner
als 0,002 (Verlustfaktor >500) ist, als rei-
ner Widerstand angesehen, weil der ka-
pazitive oder induktive Anteil vernach-
lässigbar klein ist. Andererseits werden
Kapazitäten oder Induktivitäten, deren Güte
>500 ist, als reine Kapazitäten oder In-
duktivitäten angesehen, weil hierbei der
Widerstand vernachlässigbar klein ist.
Zur Berechnung der äquivalenten Paral-
lelschaltung von R und C oder R und L, die
besonders bei R und C meistens angewen-
det wird, dienen folgende Formeln :
Rp = Rs
Rs
Xp =
Grundlage aller dieser Berechnungen ist
eine bekannte Impedanz. Um diese zu be-
stimmen, gibt es verschiedene mehr oder
weniger aufwendige Verfahren. Das im
RLC 9000 angewandte Verfahren ist be-
sonders geeignet für automatische RLC-
Messbrücken, da es den Imaginärteil der
Impedanz vorzeichenbehaftet ermittelt und
somit eine automatische Erkennung von
Induktivitäten oder Kapazitäten ermöglicht.
Bei diesem Verfahren werden am Prüf-
ling, der mit einer Sinusspannung versorgt
wird, zu zwei um 90
punkten der Strom und die Spannung ge-
messen. Aus diesen 4 Messungen lässt sich
dann nach folgenden Formeln die Impe-
danz ermitteln:
U
0
Rs =
und
U
Xs =
Bei diesem Verfahren ist allerdings die
Frequenzabhängigkeit der Messung und
(für 1 kHz)
der Parameter des Prüflings zu beachten.
Um reale Bauelemente ganz exakt beurtei-
len zu können, ist die Kenntnis der genauen
(für 1 kHz)
Messbereiche:
Genauigkeit:
Messfrequenz:
Anzeigen:
Schnittstellen:
Abmessungen:
2 + Xs 2
Rs
2 2
+ Xs
Xs.
o verschobenen Zeit-
• I + U • I
0 90 90
2 2
I + I
0 90
• I - U • I
90 0 0 90
I 2 + I 2 .
0 90
Technische Daten: RLC 9000
Widerstand (R): 1 mΩ bis 10 MΩ, Auflösung 1 mΩ
Induktivität (L): 0,1 µH bis 10 H, Auflösung 0,1µH
Kapazität (C):
besser 0,5 % im Bereich:
R: 0,5 Ω bis 10 MΩ
L: 10 µH bis 10 H, Auflösung 0,1 µH
C: 5 pF bis 1 mF, Auflösung 0,1 pF
1 kHz
Betrag: 4-stelliges LED-Display
2-stellige alphanumerische Einheiten-Anzeige
V24-B, IEC-Bus
350 x 210 x 110 mm
Betriebsfrequenz erforderlich, bei der die
betreffenden Bauelemente später einge-
setzt werden sollen. Nur dann sind die
entsprechenden realen und imaginären
Werte des betreffenden Bauelements ex-
akt bestimmbar. So kann z. B. ein Wickel-
kondensator bei niedrigen bis mittleren
Frequenzen eine „saubere" Kapazität dar-
stellen, jedoch im Hochfrequenzbereich
zur Induktivität werden. Ebenso kann eine
Spule, die bei niedrigen und mittleren Fre-
quenzen eine Induktivität darstellt, im
Hochfrequenzbereich als Kapazität wir-
ken, wenn nämlich die kleinen Teilka-
pazitäten zwischen den einzelnen Win-
dungen den induktiven Anteil bei hohen
Frequenzen überschreiten.
An dieser Stelle soll die Problematik der
Hoch- und Höchstfrequenztechnik jedoch
nicht weiter vertieft werden, da dies ein
Kapitel für sich ist. Nur soviel sei noch
gesagt: Je höher der Frequenzbereich, in
dem die Bauelemente eingesetzt werden,
desto wichtiger ist die Ausführungsform
und der konstruktive Aufbau eines Bauele-
mentes, um sicherzustellen, dass auch bei
den hohen Frequenzen die geforderten Ei-
genschaften erhalten bleiben.
Je nach Bauteiltyp und -wert ergeben
sich unterschiedliche „Frequenz-Einsatz-
bereiche". So sind für große Elkos Fre-
quenzen von einigen kHz bereits nicht mehr
zu verarbeiten, da diese Komponenten üb-
licherweise als Puffer- und Ladeelkos kon-
zipiert sind, während für Folienkondensa-
toren Frequenzen von vielen Megahertz
noch problemlos zu verarbeiten sind, und
kleine SMD-Kondensatoren selbst im Be-
reich von 1 GHz noch ihren Dienst tun.
Natürlich gibt es in vielen Bereichen so-
wohl bei großen Elkos als auch bei SMD-
Kondensatoren Sonderausführungen mit
angepassten Leistungsdaten, so dass die
hier gemachten Angaben nur als Richtwerte
zu verstehen sind und keine Allgemeingül-
tigkeit haben können.
Doch nun zurück zur Frequenzabhän-
gigkeit der Messung. Eine variable Mess-
frequenz erfordert einen hohen Aufwand
und besonders hochwertige Bauelemente
in der technischen Realisierung, so dass
0,01 pF bis 1000 µF, Auflösung 0,01 pF
Gewicht: ca. 2,3 kg