Zaloguj
Zakup i pierwsze wrażenia
W chwili pisania artykułu miernik UT622E kosztuje od 1622 do 1685 złotych, zależnie od wybranej oferty. Urządzenie dostarczane jest w dość prostym, kartonowym pudełku, wewnątrz którego – poza samym instrumentem – znajduje się przystawka do pomiarów w układzie, metalowa zwora do zerowania, kabel do ładowania z wtykiem USB typu mini B (niegdyś popularnego, obecnie już rzadko spotykanego), skrócona instrukcja obsługi oraz certyfikat kalibracji. Wszystkie elementy są zapakowane we wkładkę z pianki, co chroni je w transporcie przed uszkodzeniem. Fotografia 1 pokazuje zawartość zestawu. Sam miernik wielkością przypomina multimetr i – jak wiele instrumentów przenośnych – pokryty jest gumą. Materiał ten jest dobrej jakości, lekko chropowaty i przyjemny w dotyku. Miernik ma zintegrowaną podpórkę, która nie tylko pozwala postawić go pod wygodnym kątem, ale też zapewnia stabilność w trakcie wciskania przycisków, co nie w każdym instrumencie jest regułą. UT622E ma też zintegrowany akumulator litowo-polimerowy o pojemności 1800 mAh, co jest kolejną zaletą – jedno ładowanie wystarcza na 8 godzin pracy.
Miernik włącza się bardzo szybko, ekran jest czytelny i dość jasny przy ustawieniach domyślnych. Urządzenie pamięta ostatnio wybrane parametry. Sprzęt mierzy indukcyjność, pojemność, impedancję, reaktancję i rezystancję przy pomiarze prądem stałym (DCR). Dla każdego głównego pomiaru (z wyjątkiem DCR) można wybrać pomiar pomocniczy: dobroć, współczynnik tłumienia, reaktancję, przesunięcie fazowe (θ) w stopniach i w radianach oraz ESR. Poza standardowymi trybami pomiaru urządzenie udostępnia tryb tolerancji, który pozwala na szybkie sortowanie komponentów. Jednakże konfiguracja tego trybu odbywa się w menu ustawień, co okazuje się nieco niewygodne. Lepszym rozwiązaniem byłaby możliwość ustawienia wartości za pomocą przycisków strzałek na głównym ekranie. Zakres tolerancji można ustawić od ±1% do ±20%, a rezultat pomiaru jest sygnalizowany na ekranie, a także dźwiękiem i świeceniem diody LED nad ekranem. Dokładność samego miernika wynosi ±0,1% we wszystkich zakresach pomiarowych. Przydatną funkcjonalnością jest licznik elementów, które spełniają kryterium tolerancji oraz tych, które go nie spełniają. Miernik RLC oferuje też tryb automatycznego rozpoznawania komponentów i automatyczny wybór zakresów, choć nie dotyczy to właściwej częstotliwości sygnału testowego. Ten parametr, jak i amplitudę sygnału testowego oraz częstotliwość próbkowania, należy wybrać ręcznie. Urządzenie oferuje też tryb zapisu pomiarów, który podaje wartość średnią, minimalną, maksymalną oraz liczbę odczytów – jest to przydatne przy sprawdzaniu, czy partia komponentów spełnia określone wymagania.
Pełna instrukcja obsługi dostępna jest na stronie producenta, ale nie podaje wszystkich informacji, które mogłyby pomóc mniej doświadczonym użytkownikom mostków RLC. Nie dowiemy się z niej, dla jakich zakresów wartości rekomendowana jest określona częstotliwość testowa ani kiedy stosuje się model równoległy komponentu, a kiedy szeregowy. Zdaniem autora te informacje powinny być podane, nawet jeśli nie są one tak bardzo potrzebne bardziej doświadczonym użytkownikom. Za to nie zabrakło szczegółowych informacji na temat dokładności miernika – na tyle szczegółowych, że użytkownik może obliczyć rzeczywistą dokładność każdego pomiaru. Producent zaleca odczekać 10 minut w celu uzyskania maksymalnej dokładności. Z instrukcji można się też dowiedzieć o przystawce Kelvina do sprawdzania komponentów SMD (UTR-L 100kS-H), która kosztuje w Polsce około 200 złotych.
Pierwsze wrażenia są jak najbardziej pozytywne – miernik oferuje wiele użytecznych pomiarów przy wysokiej dokładności, a możliwość ustawienia częstotliwości testowej 100 kHz zapewnia lepszą rozdzielczość i dokładność w przypadku małych reaktancji, co jest przydatne podczas testowania komponentów do obwodów w.cz. Solidna, gruba guma o przyjemnej fakturze dobrze chroni miernik, także przed upadkiem z wysokości blatu.
Testy i pomiary
Autor nie dysponuje niestety komponentami przeznaczonymi do kalibracji mierników tego typu. Zamiast tego przeprowadzono serię pomiarów różnych komponentów celem sprawdzenia wygody używania urządzenia i zbieżności wyników z parametrami nominalnymi przykładowych komponentów. Zbadano także sygnał testowy generowany przez miernik.
Do testu pomiarów indukcyjności wykorzystanych zostało kilka prostych cewek – część z nich jest nawinięta na karkasie z tworzywa, a pozostałe na rdzeniach ferrytowych i proszkowych. Na początek użyta została prosta cewka powietrzna, zawierająca trzy zwoje drutu nawinięte na średnicy około 3 cm. Zmierzona indukcyjność wyniosła 0,401 μH i współczynnik dobroci ~14,8. Cewka 30 zwojów na karkasie 8 mm miała zmierzoną wartość 2,172 μH i współczynnik dobroci ~8,55. Trzecia cewka powietrzna, składająca się z 5 zwojów drutu nawiniętych na wiertle 5 mm, a następnie delikatnie rozciągnięta, miała wg miernika indukcyjność 0,96 μH, po ściśnięciu zaś wartość ta spadła do 0,113 μH. Po ściśnięciu dobroć zmniejszyła się z około 6,5 do około 2,1. Cewki o tak małej indukcyjności spotyka się głównie w obwodach w.cz., a strojenie obwodów czasem wymaga zmiany ich geometrii.
Następnie wybrano dławiki ferrytowe, pochodzące z przetwornic napięcia uszkodzonej karty graficznej. Dławik o oznaczeniu R80, czyli 0,8 μH, ma rzeczywistą wartość 1,1 μH i dobroć 49. Jest to jak najbardziej spodziewana wartość indukcyjności, biorąc pod uwagę tolerancję dławików mocy na poziomie przeważnie ±10...20%. Dławik o oznaczeniu 2R0 okazał się być bliższy wartości nominalnej, mając 2,165 μH i dobroć około 66. Do kolejnego pomiaru wybrano dławik osiowy 100 μH, wlutowany w płytkę drukowaną z mikrokontrolerem, gdzie pełnił funkcję filtru zasilania części analogowej mikrokontrolera. W tym wypadku jednak pomiar dał wynik dalece odbiegający od spodziewanego, czyli zaledwie 0,2 μH. Dlaczego tak się stało? Filtr składa się z dwóch równoległych dławików – jednego na biegunie dodatnim, a drugiego na masie. Po stronie cyfrowej układ zawiera szereg kondensatorów różnej pojemności, po stronie wtórnej zaś – kondensator 100 nF. Całość tworzy dość złożony układ impedancji, a dwa sąsiadujące ze sobą dławiki pracują też jak dławik sprzężony. Z tego też powodu miernik nie podaje miarodajnych rezultatów. W takich sytuacjach najlepiej by było odlutować jedno wyprowadzenie dławika, i dopiero wtedy dokonać jego pomiaru, do pomiaru komponentów w układzie trzeba więc jak zawsze podchodzić z dużą dozą uważności.
Na koniec pomiarów indukcyjności weźmy kilka losowych dławików i cewek. I tak: nieduży dławik na nieznanym toroidalnym rdzeniu proszkowym, w którym uzwojenie bifilarne zostało połączone w układ szeregowy, uzyskał wynik 174,1 μH i dobroć około 13.
Częstotliwość pomiaru została zmniejszona do 1 kHz. Pomiar połowy uzwojenia (dzięki odczepowi) dał wartość 43 μH i dobroć 12. Łącząc skrajne końce dławika do jednego wejścia pomiarowego, a odczep środkowy do drugiego, uzyskano wartość 0,133 μH i dobroć ~2,2 przy częstotliwości 100 kHz. W teorii wartość powinna wynosić 0, gdyż w tym układzie połączeń działanie obu połówek dławika powinno się znosić, ale w praktyce występują nieznaczne różnice w długościach cewek, nawet nawijanych bifilarnie. Takie uzwojenia mają też dużą pojemność pasożytniczą między sobą i równie duże sprzężenie magnetyczne.
Do kolejnego pomiaru został wybrany mały dławik toroidalny, zawierający ledwo kilka zwojów nawiniętych na rdzeniu w formie długiej wstęgi ze stali. Dławik taki ma indukcyjność 815 μH i dobroć 0,7. Podobny dławik z innego zasilacza uzyskał już wartość 475 μH i dobroć 0,74.
W ramach testów pomiaru pojemności na początek wybrana została bateria 20 kondensatorów elektrolitycznych 2200 μF/50 V połączonych równolegle. Miernik podał wypadkową pojemność ~42,5 mF i ESR ~201 mΩ. Typowa wartość ESR takiego pakietu powinna być liczona maksymalnie w pojedynczych miliomach, jednak w tym wypadku przyczyna odmiennego wyniku jest dość prosta: te kondensatory nigdy nie pracowały pod napięciem i ostatnie 10 lat przeleżały w pudełku niedokończonych projektów. W następnym kroku pakiet został podłączony do zasilacza 30 V/5 A i naładowany niskim prądem. Przy drugim pomiarze, po kilkunastu minutach pracy pod napięciem i pozostawieniu pakietu do rozładowania przez rezystor 100 kΩ, pojemność utrzymywała się na poziomie 42,5 mF, a ESR spadła poniżej 135 mΩ. Przy okazji warto dodać, że gdy miernik ustawiony był w trybie równoległym, pomiar pojemności wskazał około 1,8 mF. Mniejszy kondensator, 100 μF/50 V, w pomiarach miał wartość 91,8 μF, a ESR 211 mΩ. Ten kondensator też był nieużywany, stąd wysoka wartość ESR. Jako ciekawostka został też zmierzony kondensator osiowy, pochodzący z zestawu edukacyjnego z lat 80. ubiegłego wieku, o wartości 10 μF/25 V. Pojemność – po ponad trzech dekadach – wynosiła 11,37 μF, ale wartość ESR okazała się znaczna: 1,227 Ω.
Kondensator foliowy MKT 2,2 μF wykazał w pomiarach wartość 2,2172 μF, współczynnik tłumienia 0,0029 i ESR 251 mΩ. Sprawdzone zostały dwa inne kondensatory tego samego typu i o tej samej pojemności, tyle że pochodzące z demontażu. Oba wykazały wartość poniżej 2,1 μF i ESR o wartości 270...280 mΩ. Kondensator foliowy X 0,22 μF miał wartość 211 nF i ESR ~350 mΩ. Również pomiary innych, losowych kondensatorów, podawały wartości zbliżone do nominalnych, co było do przewidzenia.
Do testu pomiaru małych pojemności wykorzystano „kondensator” drutowy – dwa odcinki drutu nawojowego, skręcone ze sobą i tworzące małą pojemność z użyciem powłoki ochronnej jako dielektryka. Tak przygotowany element miał długość około 7 cm i pojemność między 7, a 12 pF, zależnie od naprężeń drutów, co wpływało na dystans między nimi. Wartość ESR okazała się niemierzalna, a współczynnik tłumienia wynosił 0,070...0,078.
Na koniec zmierzmy kilka rezystorów. Miernik oferuje pomiar napięciem przemiennym i stałym i są to oddzielne tryby pomiaru. Pierwszy zbadany element to osiowy rezystor mocy o wartości nominalnej 6,8 Ω. Wartość zmierzona to 6,7155 Ω, ale warto zwrócić uwagę na wartość reaktancji X: przy 100 Hz jest to 0,0010 Ω, przy 10 kHz spada ona do –0,032 Ω, przy 100 kHz rośnie do 0,0302 Ω. Drugi rezystor miał wartość nominalną 1,8 Ω i zmierzoną 1,7529 Ω. Wartość reaktancji to 0,0003 Ω przy 100 Hz, –0,033 Ω przy 10 kHz i 0,0165 Ω przy 100 kHz. Oba rezystory miały moc 2 W.
Jako trzeci wybrano rezystor cermetowy 1 Ω/5 W, który używany był jako prosty bocznik. Wartość rzeczywista: 0,9963 Ω, reaktancja przy 100 Hz wynosiła 0,0007 Ω, przy 1 kHz 0,0022 Ω. Przy 100 kHz rezystancja wróciła do 0,9995 Ω, reaktancja zaś wzrosła do 0,22 Ω.
Rezystor ten nie nadaje się zatem na bocznik do precyzyjnego pomiaru prądów szybkozmiennych. Przełączając się na tryb DCR uzyskano wartość 998,7 mΩ. Wcześniej sprawdzane rezystory wykazały wartości, odpowiednio, 6,7153 Ω oraz 1,7543 Ω.
Na koniec zmierzona została rezystancja bocznika w prototypie. Bocznik ów składa się z pięciu połączonych równolegle rezystorów SMD o rezystancji 1 Ω. W normalnym trybie pomiarów wartość rzeczywista wynosiła 0,3594 Ω, a reaktancja przy 100 kHz: 0,3234 Ω. Przy 100 Hz reaktancja spada do 0,0003 Ω. W pomiarze DCR wartość zmierzona wynosiła 351,6 mΩ. Tak duża różnica wartości rzeczywistej względem oczekiwanej, zwłaszcza biorąc pod uwagę klasę użytych rezystorów, może wskazywać np. na zimne luty lub uszkodzenie rezystorów. Warto zaznaczyć, iż znaczne zmiany w reaktancji tego bocznika miałyby znaczenie, gdyby układ służył do pomiaru szybkich zmian prądu z dużą dokładnością – w takich układach stosuje się specjalizowane rezystory bezindukcyjne. Ten układ mierzy jednak prąd z częstotliwością próbkowania poniżej 10 sps, a i sama wartość rezystancji bocznika musi być blisko nominalnej wartości 0,2 Ω, niewielkie różnice mogą więc zostać skompensowane w układzie i w oprogramowaniu. Nie zmienia to faktu, że dokładny pomiar wartości za pomocą miernika RLC jest przydatny, choćby do kontroli po lutowaniu – tak, jak w tym przypadku.
Na koniec spójrzmy na sygnał generowany przez ten miernik, ale skupmy się tylko na częstotliwości 100 kHz. Sprawdzone zostały wszystkie poziomy sygnału: 1 V, 0,3 V i 0,1 V. Wyniki pomiaru pokazuje rysunek 1. Wartości nie są idealne, gdyż oscyloskop i jego sonda dodają złożoną impedancję na wyjściu miernika RLC. Same sygnały nie są też perfekcyjnie czyste i trudno stwierdzić, czy zakłócenia pochodzą z otoczenia (prawdopodobnie), czy powstają w samym mierniku. Należy jednak pamiętać, że sam miernik wykorzystuje uśrednianie mierzonego napięcia i prądu przed przeliczeniem tych wartości na faktyczne wyniki pomiaru.
Podsumowanie
Używanie miernika okazało się nadzwyczaj intuicyjne i wygodne i żaden pomiar nie nastręczał większych problemów. Niektóre z nich wymagały użycia przystawki z klipsami, gdyż uchwyty w obudowie umiejscowione są dość głęboko. Jedyny problem wystąpił przy pomiarze pojemności baterii kondensatorów – czasami przy zmianie typu pomiaru wartość mierzona wynosiła ponad 57 mF zamiast 42,5 mF, co wymagało restartu miernika. Dlatego też producent nakazuje najpierw wybranie pożądanego pomiaru, potem zaś podłączenie mierzonego komponentu. Przy okazji pomiarów na potrzeby niniejszej recenzji miernik przydał się w praktyce, wykrywając problem montażowy.
Uni-T UT622E może i jest dość kosztownym miernikiem, ale w tej cenie – zdaniem autora – i tak nie do pobicia. Jest wygodny, czytelny, nawet z większej odległości, łatwy w obsłudze. Pozostaje kilka drobiazgów, które można by poprawić, ale w zwykłym użytkowaniu nie stanowią one problemu. Mimo wszystko jednak nie jest to miernik dla hobbystów – i choć przydaje się w wielu sytuacjach, to raczej jest to zakup drugorzędny, dla zaawansowanych elektroników, ze szczególnym uwzględnieniem prototypowania i naprawy urządzeń, gdzie sprawdza się i wymienia się pojedyncze komponenty.
Paweł Kowalczyk, EP
