Kapazität mit Limp ermittel

[ZwackHKH]

Servus zusammen,
da ich zur Zeit die Duo DXT baue, möchte ich gerne die Frequenzweichenbauteile ausmessen um eine möglichst genaue paargleichheit herzustellen.
Die Widerstände habe ich durchgemessen und auch hier schon Toleranzen festgestellt.
Wenn ich aber die Kondensatoren mit Limp durchmesse, mit der Einstellung "Stepped sine" von 20 Hz bis 20 000 Hz, weis ich nicht genau wo ich den gelben Marker setzten muss. Dies hat Einfluss auf das angezeigte Meßergebniss. In der Anleitung habe ich gelesen, dass der Marker dort gesetzt werden soll, dass der Widerstandswert unter 100 Ohm ist. Aber da ist ja der Spielraum viel zu groß. Das der Marker dann immer an gleicher Stelle steht, ist mir klar.
Kann mir jemand weiterhelfen?
Bis jetzt habe ich nur die Kondensatoren gemessen, aber ich glaube bei den Spulen wird es ähnlich sein.

Ach ja, fast vergessen: Die Meßkette (Stic) ist vorher kallibriert worden.

Der gelbe Marker (linke Maustaste) steht bei 990,86Hz



Hier steht der Marker bei 30,95Hz

[SNT]

Hallo Zwacki ;-)

Interessante Anwendung! Ich hab zwar bisher noch keine Kondensatoren vermessen, aber ich probiere es die nächste Stunde mal aus. Ich werd mal sehen. Der Impedanzverlauf sieht ja immerhin ganz gut aus.

Gruß von Sven

Nachtrag: In Heinrichs Limpdoku steht, man soll den Cursor auf eine Frequenz setzen bei der die Impedanz kleiner als 100 Ohm ist. Dann soll die gemessene Kapazität unter 1 % Fehler liegen ( Seite 30 Limp- Handbuch). Das wäre bei Deinen zwei Messungen eigentlich der Fall ( ca 100 Ohm und 2 Ohm, also quasi an den Grenzen der Regel. Allerdings ist die Abweichung mit ca 4% höher als die angegebenen 1%, Ich probiers jetzt mal bei mir aus. Bei Einhaltung dieser Regel dürfte sich der angezeigte Wert nur geringstfügig ändern. ... Ähm... Stimmt bei mir auch nicht, mal weiterlesen, das kriegen wir schon raus.

Ich werde morgen mal ein paar genaue Messungen machen. Ich dachte eigentlich, dass Impedanzen bis 100 Ohm bisher ziemlich genau gemessen werden.

[SNT]

Die Spulen werden korrekt vermessen.

[jones34]

Die verschiedenen Messergebnisse haben mehrere Gründe.
Zum einen natürlich einfache Messfehler.
Zum anderen ist ein Kondensator mit Zuleitung eben in der Realität keine Reihenschaltung aus einem idealen Widerstand und einem Idealen Kondensator.

Limp nimmt aber genau das an. An jedem Punkt wird eine Ersatzschaltung aus R und C in Reihe errechnet die zur komplexen Impedanz bei genau dieser Frequenz passt.
Da es aber noch eine kleine parasitäre Induktivität gibt stimmt die Rechnung so eben nur grob.

Ich würde für eine möglichst korrekte Messung die Frequenz wählen bei der der Betrag der Impedanz gleich groß wie der deines Referenzwiderstands ist.
So minimierst du Messfehler.
Außerdem empfiehlt es sich die Kabelkompensation zu nutzen.


Gruß

[ZwackHKH]

Hallo zusammen
Danke Sven, dass Du gleich selbst Hand anlegst.
Bei einer Messung der Induktivität habe ich bei mir das gleiche festgestellt wie bei der Kapazität. Nur ist bei der Spule die Phase im positiven Bereich knapp unter 90 Grad.

Jones34: Es ist die gleiche Messung in den oberen beiden Grafiken. Es wurde nur der Marker verschoben.
An einen fehlerhaften Meßaufbau glaube ich nicht. Am "STIC" kann nicht viel angeschlossen werden. Die Kalibrierung wurde direkt vor der Messung durchgeführt. Die Kabelkompensation wurde eingeschaltet. Der Kondensator wurde mit den neuen Klappwagos an die Meßleitung angeschlossen. Bei der Kalibrierung habe ich es genau so gemacht.
Die Wagos habe ich vorher auch durchgemessen. Der Widerstandswert war bei jeder Frequenz zwischen 20 und 20000 Hz zwischen 0,02 und 0,05 Ohm.

Grüße Heinz

[jones34]

Das es die gleiche Messung ist ist mir klar.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensato...-02-08.svg
Schau dir mal dieses Ersatzschaltbild eines realen Kondensators an. Edit: Es interessieren erstmal nur ESR und ESL
Limp benutzt dagegen sehr einfache Ersatzschaltbilder (R+L für 0<φ<90° oder R+C für 0>φ>-90°). Es erstellt keinen Kurvenfit sondern schaut nur nach Betrag und Phase an der ausgewählten Frequenz und errechnet damit die jeweiligen Bauteilwerte. Das da bei jeder Frequenz ein anderes Ergebnis raus kommt ist klar.

Kannst ja mal selber von Hand nachrechnen. Das ist einfache Wechselstromlehre.

Das Problem ist auch das ESR zusätzlich Frequenzabhängig ist.
Das alles und Messfehler ergeben eben das Ergebnis das du siehst.
Es hat schon seinen Grund warum "richtige" Messgeräte und Software ordentlich Geld kosten.

Edit: Zusätzlich ist auch die Kapazität selbst je nach Kondensator mehr oder weniger Frequenzabhängig.


Gruß

[SNT]

Hallo zusammen,

Ich komme leider erst morgen dazu ein paar Messungen mit einem professionellem Impedanzanalyser zu machen und die Ergebnisse zu vergleichen, glaube aber nicht, dass bei einer Messung zwischen 100 Hz und 1000Hz so große Messunterschiede auftauchen dürften, da man eigentlich Meilen von der Eigenresonanz des Kondensators entfernt ist.

Gruß von Sven

[SNT]

Hallo Jungs,

Vergleichmessungen an einem 10uF Mundorf Elko mit einem professionellem ImpedanzanalyserHP 4194A, dem STIC-C Prototypen und dem STIC ergaben (jeweils kalibriert und kabelkompensiert) folgendes Ergebnis:



Der STIC misst nicht so genau wie der Impedanzanalyser während der überarbeitete STIC-C ein nahezu perfekt identisches Messergebniss abliefert. Die geringe Abweichung des STIC-C liegt auch am endlichen Eingangswiderstand der Soundkarte, deswegen wird noch ein bisschen zu hoher Kapazitätswert gemessen. Es hat also nichts mit den Kosten des Messanalysers zu tun. Im Prinzip arbeitet ARTA genau so genau wir ein 40k€ teurer Impedanzanalyser, aber halt nicht bis in den Zig MHz-Bereich hinein.

Die Kapazität (bei >16kHz) ist scheinbar frequenzabhängig (steigt wieder an), da der Impedanzanalyser (und auch LIMP) in der Cs-Rs Äquivalent-Einstellung die Induktivität des Kondensators nicht als L interpretieren kann und den Imaginärteil der Impedanz dem Cs zuweist und damit die Kapazität falsch ausrechnet. Mit Zunahme der Frequenz steigt der Einfluß der Induktivität und daher auch die Abweichung der Kapazitätsausgabe. Im Bild sieht man den Anstieg zu hohen Frequenzen nur annäherdn ab 10kHz, da die Eigenresonanz des Kondensators irgendwo im mehreren Hundert Klioherzbereich liegt. Bei der Eigenresonanz geht der angezeigte Kapazitätswert durch die Decke. Wieso jetzt der Kondensatorwert zu niedrigen Frequenzen hin massiv ansteigt, liegt wohl an der Chemie des Kondensators, da ändert sich wohl wirklich die Kapazität des Kondensators.

Im Anhang findet Ihr eine Erklärung für die Änderung der Kapazitätsanzeige von der Messfrequenz (bei sehr hohen Frequenzen). Dier Anzeigefehler ist jedoch nur durch das Messverfahren begründet.

Jetzt stellt sich mir die Frage, warum denn der STIC trotzdem ungenauer misst, das ich jetzt erst mal nicht genau beantworten kann, aber ich kann immerhin sagen, was ich auf den STIC-C hin geändert habe. Der STIC-C hat nämlich eine wesentlich geringere Eingangskanalabweichung ovn L zu R (Was ich zunächst nur als Unschönheit erachtet habe und deswegen aus 'kosmetischen' Gründen eine OPV mehr spendiert habe). Der Einfluß des in der Doku vermerkten endlichen Eingangswiderstandes hat nur geringen Einfluß (<<1%) da bei hohen Frequenzen größer ca 1kHz die Impedanz mit 14Ohm kleiner als 100Ohm ist und daher auch der Messfehler -.begründet durch die Eingangsimpedanz der Soundkarte -deutlich kleiner als 1% ist

Ich werde mal genauer prüfen woher diese Abweichung kommt. Bei Induktivitätsmesusngen tritt dieser Fehler dagegen nicht auf. Ich vermute, dass die bisherigen aufgetreteten Fehler und Phänomene und der neue Messfehler alle auf eine gemeinsames Problem zurückzuführen sind.

Nach Heinrichs Limp-Doku auf Seite 32 wird extra darauf hingewiesen, dass die Kanalabweichung einen Einfluß hat. Mir ist jetzt noch nicht klar wieso, weil ja zuvor eine 'Kalibrierung' stattgefunden hat, naja egal derweil. Die beiden Eingänge der 'Soundkarte' sind im STIC leicht unterschiedlich. Das merkt Ihr auch bei der Kalibrierung die ca 0,5dB Abweichung zeigt. Mal sehen ob das die Usarche ist...da brauch ich noch ein bisserl Zeit.

[ZwackHKH]

Hallo Sven
Da habe ich ja was angestellt 😳. Ich bin ja schon mal froh, daß ich keinen Messfehler eingebaut habe. Das Du gleich mit so einem schweren Geschütz daherkommst und so schnell alles prüfst, ist wirklich große Klasse.
Also werde ich den Marker viel weiter oben ( ca. 18000 Hz) setzten und dort den Wert ablesen.

Gruß Heinz

[SNT]

Hallo Sven
Da habe ich ja was angestellt ��. Ich bin ja schon mal froh, daß ich keinen Messfehler eingebaut habe. Das Du gleich mit so einem schweren Geschütz daherkommst und so schnell alles prüfst, ist wirklich große Klasse.
Also werde ich den Marker viel weiter oben ( ca. 18000 Hz) setzten und dort den Wert ablesen.

Gruß Heinz

Ja Heinz, das scheint mir aufs erste auch die beste Lösung zu sein. Die Geschichte dauert jedoch ein paar Tage um herauszufinden wo's genau hapert. Ich mache noch ein paar Tage Urlaub mit der Family und prüfe dann genauer. Wird bestimmt ne interessante Sache und hoffentlich eine Patchmöglichkeit. Am Ende kommt das Thema in den STIC Fehler und Phänomenthread.

Gruß von Sven

[SNT]

Hallo Heinz,

ich habe mir nochmal die Präzision vom STIC in Sachen Widerstandsmessung angesehen (Messungen bei 100Hz,1kHz und 10kHz identisch):

Ich sehe hier nur die geringsten Abweichungen von LIMP zu einem Referenzmessgerät (Agilent Impedanzanalyser). Die Widerstandsmessungen mit dem STIC sind also mit ca 1% hochgenau (immerhin). Die Messwiderstände haben 5% Anlieferungstoleranz, die Messwerte weichen also vom aufgedruckten Wert entsprechend ab.



Damit kann ich die Abweichung bei der Messung von Kondensatoren leider noch nicht erklären.

Nach Kalibrierung und Kabelkompensation (Angabe der Kanalabweichung nach der Cali: -0,56dB)

Offen (Widerstand unendlich) nach sofortiger Kalibrierung: 11kOhm, nach Kalibrierung und 5 Min AUfwärmzeit: 20kOhm Das entspricht in etwa der Eingangsimpedanz des Messverstärkers > OK


Kurzschluß:


10 Ohm / 5% Widerstand (keine Frequenzabhängigkeiten messbar)




Gruß von Sven