Do budowy sprzętu elektronicznego, wykorzystuje się wiele różnego rodzaju komponentów elektronicznych.
Elementy elektroniczne można podzielić na dwie grupy:
-elementy pasywne czyli cewki, kondensatory i rezystory
-elementy aktywne czyli tranzystory, układy scalone, lampy elektronowe itp.
Skupimy się tutaj na elementach pasywnych i ich pomiarach.
Elementy RLC oprócz swoich głównych parametrów takich jak rezystancja, indukcyjność i pojemność, posiadają szereg innych parametrów, wynikających z niedoskonałości i specyfiki ich wykonania. Mowa tutaj o tak zwanych „parametrach pasożytniczych”
I tak na przykład kondensator oprócz pojemności posiada rezystancję szeregową, oraz indukcyjność wewnętrzną.
Cewki oprócz podstawowego parametru jakim jest indukcyjność, posiadają między innymi rezystancję i pojemność własną.
Rezystory natomiast oprócz rezystancji, mogą posiadać wynikającą z ich konstrukcji, większą lub mniejszą indukcyjność.
Tak więc można założyć że każdy z elementów jest tak naprawdę na swój sposób złożonym układem RLC
Współcześnie produkowane szerokopasmowe analizatory impedancji umożliwiają pomiar elementów pasywnych w szerokim zakresie częstotliwości.
Wykonując takie pomiary można zobaczyć że kondensator zachowujący się w przewidywalny sposób przy małych częstotliwościach, potrafi stać się cewką przy wysokich częstotliwościach.
Problem ten występuje np. przy konstrukcji filtrów wysokiej częstotliwości lub obwodów rezonansowych gdzie dobór elementów pod względem ich parametrów pasożytniczych jest kluczowy.
Podobnie jest z rezystorami, które dla niskich częstotliwości lub napięcia stałego mają charakter rezystancyjny a w miarę wzrostu częstotliwości, zaczynają nabierać charakteru indukcyjnego.
Przykłąd z rezystorami jest dobrze znany z układów sztucznych obciążeń oraz tłumików wysokiej częstotliwości, przeznaczonych do kontroli pracy urządzeń nadawczych.
W przypadku takim, rezystor o obciążeniu 50 ohmów musi zachować swoją rezystancję nawet przy wysokiej częstotliwości z jaką pracuje nadajnik. Stąd konieczność stosowania tak zwanych rezystorów bezindukcyjnych o specjalnej konstrukcji.
Do pomiarów podstawowych parametrów elementów pasywnych oraz pomiarów wartości pasożytniczych, produkowano wiele odmiennych układowo przyrządów, dostosowanych do specyfiki mierzonych wartości.
Omówmy na razie podstawowe przyrządy.
Pomiarów rezystancji dokonuje się z użyciem prądu stałego.
Ukłądy pomiarowe różnią się w zależności od pomiaru wartości rezystancji i mogą być to zarówno mostki pomiarowe jak i szeregowe oraz równoległe omomierze napięcia stałego.
W przypadku cewek, napięciem stałym moglibyśmy zmierzyć jedynie rezystancję szeregową badanej cewki.
Do pomiaru indukcyjności jest wymagane użycie napięcia zmiennego, a samych metod pomiaru indukcyjności jest kilka rodzajów.
Do pomiarów pojemności używa się również układów pomiarowych napięcia zmiennego, wyjątek stanowi jednak metoda
polegająca na ładowaniu kondensatora stałym prądem i pomiarze czasu po którym
kondensator się naładuje a następnie przeliczenie wyniku na pojemność.
Podstawowymi urządzeniami pomiarowymi elementów pasywnych są mostki RLC prądu zmiennego.
W najprostszym wykonaniu są to urządzenia z mostkowym układem pomiarowym, w których wynik odczytujemy z pozycji rezystorów nastawnych gałęzi mostka po jego skompensowaniu.
Kompensacja mostków technicznych jest metodą precyzyjną a dokładność pomiaru zależy od wzorcowych elementów w obwodzie mostka.
Rozwiązanie to było stosowane w lampowych i tranzystorowych mostkach z początku lat 70-tych np. w modelu Meratronik U915
Kompensowanie mostków jest jednak kłopotliwe, przez co zostały one zastąpione mostkami półautomatycznymi, których elektronika, ułatwiała zrównoważenie i zmniejszała ilość elementów manipulacyjnych.
Wykonane są w ten sposób między innymi mostki półautomatyczne Meratronik E316 i E326
Elektroniczne mierniki RLC wykorzystują już bardziej zaawansowane metody pomiarowe, i bazują między innymi na pomiarze napięć i prądów z uwzględnieniem przesunięć fazowych w układzie pomiarowym.
Przykładem takiego miernika jest Meratronik E317 oraz bardziej rozbudowany Meratronik E318
Automatyczny miernik RLC Meratronik E-318
Na początku lat 90-tych Eureka opracowała automatyczny mikroprocesorowy miernik E330 będący bardzo współczesną konstrukcją.
Miernik ten był wykonany w identycznej obudowie co częstościomierz Eureka E480
Mikroprocesorowe przyrządy produkcji Eureka
Jednak najbardziej rozbudowanym miernikiem RLC był opracowany prawdopodobnie w
drugiej połowie lat 80-tych mikroprocesorowy miernik RLC Eureka E900
Miernik ten posiadał przełączane częstotliwości pomiarowe oraz wbudowany program sortujący elementy.
Do obsługi funkcji sortowania elementów, miernik należało podłączyć do monitora zewnętrznego i z pomocą funkcji ustawianych przyciskami na panelu czołowym, zaprogramować wymagane granice tolerancji mierzonych elementów.
Prezentacja wyników na monitorze była charakterystyczna dla minrokomputerów 8 bitowych z tamtych lat.
Takie nowatorskie rozwiązanie programowania miernika który w zasadzie był mikrokomputerem, było zupełnie innym podejściem projektowym, nie znanym wśród polskich urządzeń pomiarowych.
Pomiary pojemności
Do pomiarów pojemności kondensatorów stosowano między innymi dwa rozwiązania.
Pierwsze z nich to wspomniana już wcześniej metoda określania stałej czasowej ładowania i rozładowania kondensatora, pomiaru czasu oraz przeliczenie go na pojemność.
Na zasadzie tej działał miernik dużych pojemności Meratronik E320
Miernik dużych pojemności kondensatorów Meratronik E320
Do pomiaru dużych pojemności powstał również mostek dużych pojemności o oznaczeniu E310 produkowany
przez Meratronik a w pierwszych latach przez Eurekę.
Mostek ten był kompensowany ręcznie i umożliwiał również
pomiar dielektryków kondensatorów przy napięciu do 500V dzięki wbudowanemu zasilaczowi lampowemu.
Niezwykle ciekawymi przyrządami były mierniki oparte o mostek transformatorowy.
Model E312 był mostkiem kompensowanym ręcznie, natomiast ciekawostką był opracowany na
początku lat 70-tych automatyczny miernik E315A działający na zasadzie automatycznie równoważonego mostka transformatorowegoz. Z początku był on produkowany przez zakłady Eureka, potem przez Meratornik.
Miernik ten umożliwiał pomiar bardzo małych pojemności, nawet do dziesiątej części pikofarada,
przy czym pomiar występował w pełni automatycznie.
Automatyczny mostek pojemności Meratronik E315A
Nowszą odmianą działającą na takiej samej zasadzie, był model Eureka E325, wyglądem zbliżony do miernika dużych pojemności Meratronik E320
Automatyczny mostek pojemności Eureka E325
Należy również wspomnieć o miernikach indukcyjności działających na zasadzie rezonansowej.
Urządzenia takie bazowały na pomiarze maksimum napięcia jakie pojawiało się przy dostrojeniu wbudowanego generatora w.cz przyrządu, do częstotliwości rezonansowej szeregowego obwodu rezonansowego.
W układzie takim pojemność obwodu renonansowego była wbudowana w miernik a indukcyjność obwodu stanowiła mierzona indukcyjność zewnętrzna.
Urządzenia takie umożliwiały pomiar bardzo małych wartości indukcyjności, co było niedostępne dla innych metod pomiarowych w tamtych czasach.
Przykładem takiego miernika był model INCO MLR-3
Zbliżoną metodę rezonansową wykorzystywały mierniki dobroci służące między innymi do oceny stratności obwodów RLC a przy wyposażeniu w dodatkowy zestaw cewek pomiarowych, do pomiaru stratności kondensatorów.
Przykłądem takiego miernika jest MQL-6 INCO
INCO produkowało również w podobnym stylu obudowy „wychyłowy miernik pojemności” WMP3
Miernik ten pracował na zasadzie rezonansowej i był przeznaczony do pomiaru małych pojemności, dlatego jego częstotliwość pomiarowa wynosiła 1MHz
Do pośrednich pomiarów pojemności i indukcyjności metodą rezonansową, można było posłużyć się generatorami-falomierzami np. RUFG4 INCO
Aby zmierzyć badaną cewkę należało posłużyć się kondensatorem o znanej pojemności i dobierając częstotliwość falomierza-generatora, znależć pik rezonansowy.
Analogicznie w przypadku pomiaru pojemności należało się posłużyć znaną cewką. W obu przypadkach parametry należało wyliczyć przekształcając wzór opisujący częstotliwość rezonansową obwodu LC
Urządzeniami które umożliwiały pomiar elementów pasywnych były również mierniki impedancji.
Znane są dwa typy mierników impedancji produkcji polskiej. Były to modele E304 produkcji Eureka oraz E304M który co ciekawe miał na panelu czołowym oznaczenie Meratronik, jednak na panelu czołowym posiadał tabliczkę znamionową Eureki.
Urządzenia te były prawdopodobnie produkcją niskoseryjną.
Półautomatyczne mostki prądu stałego.
Telpod produkował dwa typy mierników rezystancji będących półautomatycznymi mostkami prądu stałego.
Podobnym mostkiem był produkowany przez szczeciński PAiAP półautomatyczny mostek E328 wykonany w małej pulpitowej obudowie, prawdopodobnie pierwotnie pochodzącej z zegara ciemniowego Meratronik K19
