Как выбрать RLC измеритель: характеристики и рейтинг лучших моделей

Материал обновлён 30.01.2023
Время чтения: 28 минут

Важное в статье:

Так уж сложилось, что чаще всего радиолюбители пользуются тремя основными приборами — вольтметром, амперметром, омметром, но иногда возникают ситуации, когда для работы необходим более сложный, редкий прибор — измеритель RLC иммитанса или LCR-метр.

При этом конечно подобные измерительные устройства также бывают как профессиональные, так и «любительские», но для начала о том, что это вообще такое.

Прибор позволяет измерять три основных величины:

L — Индуктивность;
C — Ёмкость;
R — Сопротивление.

Конечно, емкость и сопротивление могут замерять большинство современных мультиметров, но LCR-метры это делают обычно точнее, в большем диапазоне. Также RLC метры позволяют проводить дополнительные измерения, например добротности, коэффициента потерь, ESR (эквивалентного последовательного сопротивления, сокращенно ЭПС) и делать это на разных частотах.

Подобный функционал необходим там, где уже не хватает обычных мультиметров, например, при диагностике неисправностей импульсных блоков питания, преобразователей напряжения, радиочастотных цепей.

Если с распространенными номиналами проблем не возникает, то измерение низкоомных резисторов может добавить сложностей. Обычный мультиметр часто может измерить нормально сопротивление порядка 1-2 Ома и выше, если ниже, то начинает сильно влиять сопротивление проводов, щупов и низкое разрешение. Даже довольно точный UNI-T UT61E имеет дискретность измерения в таком режиме всего 10 мОм, при том что даже у недорогого LCR-метра минимальная дискрета 0,1 мОм.

Соответственно, если при помощи мультиметра можно относительно точно измерить резисторы с сопротивлением от 0,05-0,1 Ома, то при измерении 10 мОм он фактически ничего уже измерять не будет. Для сравнения ниже измерение двух резисторов номиналом 1 и 2,2 мОм.

Часто измерение малых сопротивлений необходимо при проверке, подборе или изготовлении токоизмерительных шунтов. Альтернативный вариант измерения по падению напряжения, но необходим регулируемый блок питания, амперметр, вольтметр.

Возможность измерения малых сопротивлений также полезна для выявления таких проблем, как неправильная маркировка, особенно низкоомных резисторов.

Слева резистор промаркированный как 0,1 Ома, справа как 0,22 Ома, но реально у них почти одно и то же сопротивление. Такие ошибки могут стоить иногда очень дорого.

Измерение малых сопротивлений поможет в оценке оригинальности полевых транзисторов. Сейчас на рынок все чаще поступают поддельные, перемаркированные транзисторы. Хотя простое измерение сопротивления в открытом состоянии не дает полной информации, оно позволяет быстро понять что перед вами.

Для теста кроме измерителя надо иметь только батарейку на 9 вольт. Зачастую данные в даташитах приводятся к напряжению на затворе в 10 вольт, но в данном случае это не существенно. Кроме того корректно измерять сопротивление сток-исток под током, обычно он указан в документации, но это требует наличия как минимум лабораторного блока питания.

Чтобы проверить транзистор: подключаем тестовые щупы к выводам сток и исток (обычно средний и правый), подаем 9 вольт на крайние выводы. Постоянно подавать напряжение не требуется, достаточно зарядить затворную емкость, но надо быть внимательным, не подключите случайно батарейку к щупам тестера. Можно даже сначала «зарядить» транзистор, а только потом подключить щупы.

Конденсаторы используются немного реже, но имеют свои особенности. Например, в отличие от резисторов они гораздо больше подвержены старению, особенно если речь идет об электролитических конденсаторах, установленных в импульсных блоках питания, преобразователях материнских плат, и т.п.

Особое значение имеет ESR конденсаторов. Когда конденсатор высыхает почти не теряя при этом емкость, у него значительно увеличивается внутреннее сопротивление.

Обычным мультиметром такое не диагностируется, можно менять всё подряд, но это не всегда удобно, часто сложно или дорого. Кроме того, часто RLC измерители позволяют проводить измерения без выпаивания компонента, хотя, конечно, это зависит от схемы включения.

Для примера сравнение двух конденсаторов, дешевого китайского и фирменного. Хоть точный, но обычный мультиметр считает их почти одинаковыми, показывая только небольшую разницу в емкости. Но если подключить конденсаторы к LCR-метру, то видно что отличие во внутреннем сопротивлении у них почти в 5 раз! Если планируете применять конденсаторы в импульсных блоках питания, то именно эта разница в сопротивлении скажется на нагреве, а соответственно и на сроке службы, характеристиках блока питания. Конденсаторы с большим внутренним сопротивлением не могут эффективно гасить выбросы.

Дроссели, трансформаторы и вообще моточные узлы, в отличие от конденсаторов и резисторов, проверяются еще сложнее, и редко какой мультиметр вообще способен измерять индуктивность.

Измеритель иммитанса облегчает производство моточных узлов, а также поиск межвиткового КЗ. Путем сравнения с исправным компонентом или известным значением можно понять, что трансформатор или дроссель неисправен, так как у него сильно изменится индуктивность.

Вообще для поиска короткозамкнутых витков существуют индикаторы, но измеритель иммитанса также определит эту проблему. Например, слева исправный трансформатор, справа он же, но с одним накоротко замкнутым витком. Видно, что индуктивность обмотки стала существенно меньше, также виток повлиял и на результат измерения активного сопротивления обмотки.

Сравним несколько измерителей разной цены, оценим их преимущества, недостатки.

Для начала, конечно, знаменитый транзистор тестер Маркуса. Он существует в различных вариантах: в корпусе и без, со встроенным частотомером, с проверкой стабилитронов, самодельный или фабричный. Иногда его ошибочно называют ESR-метром – это не совсем корректно, так как изначально это именно тестер транзисторов, а замер ESR – только одна из его функций, которая была добавлена значительно позже.

Кроме того, устройство имеет очень большое комьюнити на известном сайте vrtp.ru, где можно узнать как прошить транзистор тестер.

Пожалуй, для новичка это — действительно выход: такой тестер умеет измерять очень много различных компонентов. Особенно удобно проверять транзисторы, например, облегчить такую задачу, как найти базу эмиттер коллектор транзистора. Он также вполне нормально проверяет конденсаторы с резисторами.

Но более важно то, что этот тестер умеет измерять емкость и индуктивность, причем проводить комплексное измерение. То есть, например, у дросселя показать не только индуктивность, а активное сопротивление обмотки, также у конденсаторов, не только емкость, но и внутреннее сопротивление.

Есть, конечно, недостатки, из-за простой схемотехники и двухпроводного подключения компонента ему сложно работать с малыми сопротивлениями.

Следующим шагом идут устройства на шаг выше – LCR-метры. Они не умеют проверять параметры транзисторов, но индуктивность или малое сопротивление измерят лучше чем универсальный тестер. Типичный представитель — LC100-A компании Juntek.

В отличие от предыдущего прибора, прошивка ESR тестера закрыта, потому возможность обновления отсутствует.

У таких измерителей остался недостаток универсального прибора — двухпроводное подключение. Поэтому на результат измерений может сильно влиять качество контакта с компонентом и длина проводов. Калибровка ESR тестера, конечно, решает проблему длины проводов, но лучше использовать провода минимальной длины и большого сечения.

Для более опытных есть прибор, который относят если не к профессиональным, то уж точно близким к ним — это XJW01. Кроме стандартных замеров, он позволяет проводить комплексные, а также измерять добротность, диэлектрические потери. Тестер имеет четырехпроводное подключение.

XJW01 позволяет проводить измерения на трех частотах: 100 Гц, 1 и 7.8кГц. Продается XJW01 в виде конструктора для сборки, или собранным устройством.

Тестер может работать как в автоматическом режиме выбора измеряемой величины, так и в ручном. Лучше использовать с ручным режимом, так как автоматика иногда неверно определяет тип компонента.

Наличие четырехпроводного подключения сразу ставит XJW01 на голову выше многих других любительских приборов: такое подключение позволяет разделить цепи генератора тока и измерительной части, за счет чего длина проводов и сопротивление контакта перестает влиять на результаты замеров.

Такой тип подключения применяется в профессиональных приборах: даже там где компонент подключается прямо в клеммы прибора, также используется специальная контактная группа, состоящая из четырех контактов.

Для подключения радиодеталей используются зажимы, пинцеты или выносные контактные группы, а так как они также используют разъемы BNC для подключения, то даже фирменные устройства совместимы с показанным выше XJW01.

Фактически все то же самое есть у фирменных, но относительно бюджетных LCR-метров от фирм UNI-T и Hantek. Они также имеют четырехпроводное подключение, измерение емкости, индуктивности и сопротивления включая ESR и комплексные измерения.

Особенно выделяется новая модель измерителя Hantek 1832C, с которой можно проводить измерения на семи вариантах частоты с верхним пределом в 40 кГц. Базовая погрешность до 0,3%, есть автоматический режим измерения, режимы комплексных измерений.

В этой серии есть старшая модель – Hantek 1833C, отличающаяся расширенным диапазоном частот, но имеющая большую цену.

Hantek 1832C имеет большой экран, на который выводится одновременно все результаты тестирования. Подключение тестируемого компонента двух и четырех проводное (трех и пяти с учетом защитного контакта).

Размах тестового сигнала составляет 0,6 вольта, из-за чего можно проводить замеры многих пассивных радиокомпонентов без выпаивания из платы.

Заявленные диапазоны измеряемых параметров:

При этом часто современные устройства могут измерять на частотах до 100 кГц (например Hantek 1833C), что позволяет тестировать компоненты на более высоком уровне. Особенно это помогает при отборе конденсаторов для работы в импульсных блоках питания, частота работы которых находится на сопоставимом значении.

Но нужно быть внимательным: у многих измерителей LCR часто декларируется диапазон частот до 100 кГц. Однако если внимательно прочитать инструкцию, то станет ясно, что в режиме измерения на такой частоте максимальная измеряемая емкость существенно ниже.

Чтобы выбрать оптимальный с точки зрения мастера по ремонту формат или тип прибора для измерения ESR, проведем сравнение 3-х основных категорий:

Дальше идут уже приборы профессионального класса, которые обычному пользователю будут слишком дороги. Большей частью они похожи на те, что показаны выше. Часто применяется тот же принцип измерения, но элементная база, функциональные возможности, подключение к компьютеру и, особенно, возможность поверки — относят их к совсем другому классу. Конечно они выходят за рамки этой статьи, но и совсем забыть про них было бы некорректным. Например, на фото LCR-метр Rohde & Schwarz HM8118, заявленная погрешность 0,05-0,5% (в сравнении, у XJW01 заявляется 0,3-0,5%), цена около $3000.

Из особенностей — измерение на частотах до 200 кГц, до 12 измерений в секунду, напряжение смещения внешнего конденсатора до 40 В.

Часто дешевые и конструктивно несложные приборы не способны дать специалисту все те сведения, что ему необходимы при измерении и анализе электронных компонентов. Поэтому для выполнения профессиональных и сверхточных измерений пользуются более продвинутыми конструкциями измерительных инструментов. Эти приборы носят различное наименование: лабораторные RLC измерители, анализаторы импеданса, измерители добротности (Q-метр, куметр), измерители иммитанса, прецизионные анализаторы компонентов и т.п.

Все эти приборы характеризуются следующим:

• повышенной сложностью устройства;
• высокой точностью и скоростью проводимых измерений;
• разнообразием измеряемых параметров;
• возможностью измерения малых величин, например, таких, как: LOW ESR конденсаторов, внутренней емкости транзисторов, паразитных сопротивлений различных электронных компонентов.

Преобладающее большинство устройств способны измерить:

Некоторые приборы такие, например, как MATRIX MCR-9005 дополнительно позволяют: измерять постоянный ток и напряжение, определять резонансную частоту контура, а также диэлектрическую и магнитную проницаемости.

Q: Можно измерить ESR конденсаторов без их выпаивания?

A: Можно, если вы уверены в отсутствии влияния иных компонентов на измеряемые показания. Помните, что достоверность измерения может быть низкой. Причина этому – наличие иных компонентов, включенных параллельно измеряемому элементу.

Q: Как правильно измерить ESR конденсатора, а также другие его параметры?

A: Разрядить ёмкость и присоединить ее к измерительному прибору, обеспечив надежный электрический контакт. Если LRC-метр не поддерживает автоматическое определение элементов, то нужно выбрать в настройках соответствующий режим и провести измерение согласно инструкции прибора. В противном случае просто нажмите на кнопку проведения измерения.

Q: Что нужно обязательно сделать перед выполнением измерений?

A: Перед началом любых измерений обязательно:

Q: Можно ли измерить параметры мощных транзисторов лабораторными моделями измерителей?

A: Лабораторные LCR-метры вполне могут применяться для оценки некоторых параметров полупроводниковых элементов, например, таких, как емкость затвора или построение частотной характеристики.

Q: В чем заключается отличия LCR TC1 и LCR TC2?

A: Многофункциональный измеритель Tester-ТС-1 представляет собой классический тестер Маркуса. Его основные возможности – определение параметров различных пассивных элементов, полупроводниковых диодов и транзисторов. Транзистор-тестер FNIRSI DSO-TC2, помимо этого может выполнять функции осциллографа.

Второе отличие заключается в используемом в устройствах микроконтроллере. Если в первой модели используется 8-битный AVR микроконтроллер ATmega328, то в модели от FNIRSI – 32-битный ARM на базе Cortrex-M3. Его отличает более высокая рабочая частота, увеличенный объем встроенной памяти, а также большее число GPIO.

Q: Что лучше цифровой тестер LCR-T4 или GM328?

A: По функционалу GM328 несколько превосходит Т4 модель, за счет наличия встроенной функции генератора, а также измерителя частоты. Также 328 модель отличается наличием защиты входных цепей состоящей из диодной сборки и супрессора. Она может питаться как от 9В батареи, так и обычного блока питания. Управление настройками и меню осуществляется посредством удобного энкодера.

LCR-T4 имеет 2,6-дюймовый IPS экран, что на 0,8-дюйма больше чем у соперника, малую стоимость, а также обладает простым и лаконичным конструктивом. Этот измеритель подойдет для нечастого использования при решении различных любительских задач.

Q: Что выбрать ESR тестер или RLC метр?

A: Выбор подходящего вам прибора осуществляется на основе тех задач, которые ему предстоит решать.

Если вас устраивает узкий диапазон измерений, а также невысокая точность измерений (примерно в 1%), вам нужна функция автоматических определений типа полупроводникового элемента, а также анализ его основных характеристик. В таком случае вам нужен ESR тестер.

Если же требуются высокоточные измерения (до 0,01%) активных и реактивных составляющих проводимости, а также сопротивления. Если требуется оценка добротности, а также определение угла диэлектрических потерь, то в этом случае приоритет за лабораторными LCR моделями. Ведь только они обладают достаточным функционалом.