LCR metre projesi icin fikir cimlastigi

[Mikro Step]

Sol altta BR106 ile yapilmis devrecegin amaci akim olcum devresinin cikisindaki ofseti sifirlamak.

 

[Hazel]

o kadar yuksek frekansli bir trn kullanmak gercekten gereklimi.

 

[Mikro Step]

Kacak kapasiteleri cok kucuk oldugu icindir.

 

[Mikro Step]

Elektorun yazisinda basitlestirme yaptigim akim olcum devresi icin soyle demis.

4 tane ayri amplifikator ve opto moslar kullanildi. Optomoslarin kacak kapasitesi cok kucuk.

Parasitik kapasitanslari kucuk tutmak icin boyle yaptiklarini yazmislar.

Role kullandigimizda kontaklara kadar cekilecek pcb yollar tabiki kacak kapasite olusturacaktir. Bir de role secimi onemli olacak.

Eger gercekten kacak kapasitanslar sorun olursa orjinal semaya geri donulur. Elimdeki alet edavatla o kacak kapasitanslarin etkisi varmi yokmu anlayamam.

 

[Mikro Step]

Elektor dokumanda linkini vermis ama goz onunde dursun.

http://www.eejournal.ktu.lt/index.php/elt/article/view/11206/5939

 

[Mikro Step]

Kompenzasyon islemi

Burada Zx olcmek istedigimiz komponent

Uzx ile komponente uygulanan voltaj ogreniliyor.
Uref ile de komponentten akam ogreniliyor.

Zx yokken olculen degerlerden Zo (open) empedansi hesaplaniyor.
Zx kisa devre iken olculen degerlerden Zs (short) empedansi olculuyor.
Zx varken olculen degerlerden Zxm empedansi olculuyor.
Zx yerine degeri bilinen Zstd etelon bir malzeme konarak olculen degerlerden Zstdm (standart) empedans olculuyor.

Bu degerlerden yola cikarak Zx empedansinin kompanse edilmis degeri su sekilde hesaplaniyor.

[math]Z=Z_{std} \frac{(Z_o-Z_{stdm})(Z_{xm}-Z_s)}{(Z_{stdm}-Z_s)(Z_o-Z_{xm})}[/math]
Bu isleme biraz kafa yormamiz gerekecek.

 

[Mikro Step]

Zs, Z kisa devre iken olculen empedans.

Sag taraftaki empedansin esdegeri Zm olacak.

[math]Z_m=Z_s+\frac{Z *Z_o}{Z +Z_o}[/math]
[math](Z_m-Z_s)(Z+Z_o) = Z*Z_o[/math]
[math]Z*(Z_m-Z_s) +Z_o*(Z_m-Z_s) = Z*Z_o[/math]
[math]Z*(Z_o-(Z_m-Z_s)) =Z_o*(Z_m-Z_s)[/math]
Denklem1

[math]Z=\frac{Z_o*(Z_m-Z_s)}{Z_o-(Z_m-Z_s)}[/math]
Simdi de degerini cok iyi bildigimiz referans bir Za malzemesini Z yerine takip degerini olcelim ve Zb degerini ogrenelim.

[math]Z_b=Z_s+\frac{Z_a *Z_o}{Z_a +Z_o}[/math]

Denklem2

[math]Z_a=\frac{Z_o*(Z_b-Z_s)}{Z_o-(Z_b-Z_s)}[/math]
[math]\frac{Z}{Z_a}=\frac{\frac{Z_o*(Z_m-Z_s)}{Z_o-(Z_m-Z_s)}}{\frac{Z_o*(Z_b-Z_s)}{Z_o-(Z_b-Z_s)}}=\frac{\frac{(Z_m-Z_s)}{Z_o-(Z_m-Z_s)}}{\frac{(Z_b-Z_s)}{Z_o-(Z_b-Z_s)}}[/math]
[math]\frac{Z}{Z_a}=\frac{(Z_m-Z_s)}{(Z_b-Z_s)}\frac{Z_o-(Z_b-Z_s)}{Z_o-(Z_m-Z_s}[/math]
[math]\frac{Z}{Z_a}=\frac{(Z_m-Z_s)}{(Z_b-Z_s)}*\frac{(Z_o-Z_b)+Z_s}{(Z_o-Z_m)+Z_s}[/math]
[math]Z=Z_a\frac{(Z_m-Z_s)}{(Z_b-Z_s)}*\frac{(Z_o-Z_b)+Z_s}{(Z_o-Z_m)+Z_s}[/math]
Elektor asagidaki bagintiyi vermis. Yukaridaki baginti ile biraz farkli.

Denklem3

[math]Z=Z_{std} \frac{(Z_o-Z_{stdm})(Z_{xm}-Z_s)}{(Z_{stdm}-Z_s)(Z_o-Z_{xm})}[/math]
Zs cok kucuk oldugu icin ihmal etmis gorunuyorlar. (?) Bence etmemelililerdi.
Belki de denklem cozumunde hatayi ben yaptim.

[math]Z{\approx}Z_a\frac{(Z_m-Z_s)}{(Z_b-Z_s)}*\frac{(Z_o-Z_b)}{(Z_o-Z_m)}[/math]

indisleri aciklayalim.

Zstd etolan malzemenin gercek degeri (Benim bagintilarimda Za)
Zstdm etolan malzemenin olculen degeri (Benim bagintilarimda Zb)
Zxm olcmek istedigimiz komponentin olculen degeri (Benim bagintilarimda Zm)
Z olcmek istedigimiz malzemenin olculen degerinin hesap yoluyla hatasi azaltilmis degeri

 

[Omega]

Denklem çözme sitesine sorulabilir
Mesela
https://www.wolframalpha.com/

 

[Omega]

Herbirine formülü doğrulayacak değerler girin .Z yi doğru çekip çekmediğiniz anlaşılır.
Bu arada bildiğim kadarıyla, o denklem sitesi çözümü adım adım gösteriyor,direkt sonucu söylemiyor.

 

[Hazel]

@Mikro Step bunun birde kalibresi var.

 

[Sercan]

Kalibrasyonda kullanılan multimetreye @taydin bayılır.

 

[Mikro Step]

https://idm-instrumentos.es/wp-content/uploads/2019/06/Impedance_Measurment_Hnadbook_Hioki-IDM.pdf

 

[taydin]

I[SUB]A2[/SUB] nasıl akım ölçüyor anlamadım. Onun önündeki O[SUB]A1[/SUB] inverting amplifier, dolayısıyla iki direncin birleştiği nokta "virtual ground" oluyor ve şase potansiyelinde. Bu durumda I[SUB]A2[/SUB] sadece giriş voltajının yükseltilmişini görür. Üstelik gain de tanımlanmadığı için open loop gain olur ve çıkış + veya - ye dayanır gibi görüyorum.

 

[Mikro Step]

IA2 ve IA1 ciplak opamp degil. Diferansiyel yukseltec. (Instrumentation Amplifier)

Zx den gecen akim V/Zx olacagindan OA1 ciksindaki gerilim V/Zx * Ref yani Zx akiminin Ref kati olacaktir.

 

[taydin]

IA2 ve IA1 ciplak opamp degil. Diferansiyel yukseltec. (Instrumentation Amplifier)

Zx den gecen akim V/Zx olacagindan OA1 ciksindaki gerilim V/Zx * Ref yani Zx akiminin Ref kati olacaktir.

Hmm şimdi biraz opamp teorisine baktım. İnverting amplifier devresinde R[SUB]f[/SUB] den geçen akım ile R[SUB]g[/SUB] den geçen akım aynı oluyor. Yani bu durumda IA[SUB]2[/SUB] aslında OA[SUB]1[/SUB] çıkış voltajı ile ilgilenmiyor. IA[SUB]2[/SUB] burada R[SUB]ref[/SUB] uçlarındaki gerilime bakıyor. Gerilim belli ise, R[SUB]ref[/SUB] de belli, akımı hesaplarsın. Bu akım da Z[SUB]x[/SUB] akımına eşit olacağından, Z[SUB]x[/SUB] akımını ölçmüş oluyorsun.

 

[Mikro Step]

Bu nedenle de Ref direnclerini %0.1 toleransda secmis. Cihazin can alici malzemelerinden birisi o direncler.

Pardon direncler %0.1 degil %0.01 toleransdaymis.

 

[taydin]

Ben sana göre epey geriden gidiyorum Şimdi akım ve gerilim ölçümünü anladım. Ama kısa devre ve açık devre kalibrasyonunun mantığını hala anlamadım. Neden bu prosedür uygulanıyor? Nereden çıktı bu?

 

[taydin]

Bu arada belirteyim, bu kısa devre ve açık devre kalibrasyonu, en basit T4 türü cihazlar dışında bütün LCR metrelerde var.

 

[Mikro Step]

Sozkonusu cihaz yuksek hassasiyette bir cihaz oldugu icin prob kaynakli hatalari kaldirmak icin Open/Short kompanzasyonu gerekiyor.

Fakat bu da yetmiyor(mus).

Cunku open/short islemine gore yapilacak kalibrasyonda olcum sisteminin tamaminin hatalari duzeltilmiyor. Sadece problardan gelecek hata duzeltiliyor.

Degeri bilinen guvenilen (nerede ise etelon) bir malzeme ile olcum yapip, hem bu referans malzemenin olculen hem de gercek degerini kullanarak olcum degerine mudahale etmek gerekiyor(mus). (Bakiniz Denklem 3)


Bu prosedur her olcumde yapilan bir islem degil. Ilk kurulumda ya da canin istedikce yapilan bir islem.

 

[taydin]

Sozkonusu cihaz yuksek hassasiyette bir cihaz oldugu icin prob kaynakli hatalari kaldirmak icin Open/Short kompanzasyonu gerekiyor.

Onu biliyorum da, open/short kompanzasyon kaçak reaktansları nasıl elimine ediyor onu anlamadım.