LCR-Messer DE-5000 (Review)

Das DE-5000 ist ein tragbares LCR-messgerät, für die Messung von Induktivität, Kapazität und Widerstand elektronischer Komponenten. Probieren wir es aus!

Überblick

Das Messgerät hat ein robustes Kunststoffgehäuse und misst etwa 190 x 95 x 52 mm, unterscheidet sich in der Größe also nicht von handelsüblichen Handmultimetern. Das DE-5000 ist mit einem großen hintergrundbeleuchteten Doppel-Display ausgestattet, das zwei Messwerte gleichzeitig anzeigen kann.

Neben L-, C- und R-Werten misst dieses Messgerät auch sekundäre Werte wie Verlustfaktor (D), Gütefaktor (Q), Phasenwinkel (Φ), äquivalenten Serienwiderstand (ESR) und Parallelwiderstand (Rp). Der Benutzer kann die Messparameter manuell auswählen, aber das DE-5000 ist beim Einschalten immer im Auto-LCR-Modus, in dem die wichtigsten Parameter eines Bauteils automatisch erkannt und gemessen werden.

Das DE-5000 wird über eine mitgelieferte 9-V-Batterie oder ein mitgeliefertes Netzteil für längeren Gebrauch betrieben. Als Zubehör wird das DE-5000 mit einem robusten Tragekoffer sowie den kurzen Tastköpfen TL-21, der SMD-Pinzette TL-22 und der Schutzleitung TL-23 geliefert. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Gerät an einen PC anzuschließen, wofür jedoch eine separat zu erwerbende Schnittstelle erforderlich ist.
 

Was kann das DE-5000?

Ein LCR-Messgerät wie das DE-5000 kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Bei der Fehlersuche und Reparatur von Geräten ist die gründliche Messung von Kondensatoren nützlich. Insbesondere der Verlustfaktor D kann ein besserer Indikator für den Zustand eines Kondensators sein als ESR allein. Der ESR wird in den Datenblättern von Kondensatoren oft nicht angegeben, so dass zum Vergleich mit unseren Messungen nur grobe Schätzungen zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu ist der Verlustfaktor D meistens besser spezifiziert.
  Dies ist praktisch bei der Reparatur verschiedener Gerätetypen, z. B. von Netzteilen, alten elektronischen Geräten wie etwa Radioempfängern, Testgeräten oder größeren Maschinen mit Elektromotoren, die Anlauf- oder Betriebskondensatoren benötigen. Apropos Motoren: Der Induktivitätsmodus kann auch zur Überprüfung von Motorwicklungen verwendet werden.

Ein weiterer Verwendungszweck ist die Identifizierung unmarkierter SMD-Bauteile (häufig Kondensatoren und Spulen), eine Aufgabe, die mit der mitgelieferten SMD-Pinzette erleichtert wird.
  Verwendung der SMD-Pinzette. Für diejenigen, die sich für Untersuchung und Bau eigener DC/DC-Wandler und Schaltnetzteile interessieren, sind die Induktivitätsmessungen des DE-5000 nützlich, um sich mit Induktoren und Transformatoren zu befassen; entweder beim Messen vorhandener oder beim Wickeln eigener.

Bei der Widerstandsmessung ist der Unterschied zwischen dem DE-5000 und Standardmultimetern zwar weniger ausgeprägt, aber das DE-5000 zeichnet sich dennoch durch die Messung sehr kleiner Widerstände mit seinem Vierleiter-Kelvin-Anschluss und hoher Widerstände bis zu 200 MΩ aus.

Der Sortiermodus kann den Benutzer bei der schnellen Sortierung von Bauteilen unterstützen. Es stehen acht verschiedene voreingestellte Toleranzen zur Verfügung, wobei die engste +/- 0,25 % beträgt. Das Gerät kann dann schnell ein „Bestanden“ oder „Fehlgeschlagen“ für eine schnelle Sortierung oder Überprüfung der Komponenten anzeigen. Die Tasten Sorting, Setup und Enter werden für diesen Modus verwendet. Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem Handbuch.

Der Auto-LCR-Modus

Das DE-5000 startet zunächst im Auto-LCR-Modus mit einer Frequenz von 1 kHz. In diesem Modus erkennt er automatisch die Art des Bauteils und zeigt dessen Wert in der entsprechenden Einheit an, ohne dass eine Taste gedrückt werden muss, was für viele Anwendungen praktisch ist. Apropos Tasten: Dies mag auf den ersten Blick etwas verwirrend erscheinen, da nur eine begrenzte Anzahl von Tasten verwendet wird.

Mit der Taste LCR Auto können Sie diesen Modus verlassen und zu anderen Modi wechseln. Mit der Taste Freq können Sie die Frequenz des Prüfsignals in fünf Stufen ändern: 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz und 100 kHz. Das ist wichtig, da die Frequenz sonst standardmäßig bei 1 kHz verbleibt und eine manuelle Frequenzanpassung häufig erforderlich ist, insbesondere bei großen Elektrolytkondensatoren, die eine niedrigere Frequenz erfordern. Die Tasten Backlight und Hold funktionieren wie erwartet.
  Die Taste PC schaltet die serielle Ausgabe an den Computer über die optionale optoisolierte Schnittstelle ein oder aus, die nicht im Lieferumfang enthalten ist und hier nicht näher erläutert wird. Mit der Taste Cal schließlich wird ein Kalibrierungsmodus aktiviert, der später erläutert wird.

Die anderen Tasten (Sorting, D/Q/ESR/Φ, Setup, Ser/Par, Enter und Rel) sind im Auto-LCR-Modus inaktiv. Um auf weitere Details zuzugreifen, müssen also die anderen Modi aufgerufen werden, was durch kurzes Drücken der LCR-Auto-Taste geschieht.

Andere Modi

Die anderen Modi sind Auto L, Auto C, Auto R und DCR, die für die Messung von Induktivität, Kapazität, Wechselstromwiderstand bzw. Gleichstromwiderstand verwendet werden. Sie können D, Q, ESR und Φ auf der Sekundäranzeige durchwechseln und die Frequenz manuell ändern. Das DE-5000 wählt automatisch den entsprechenden Modus (Serie oder Parallel). Wenn Sie „Ser/Par“ drücken, um diesen Parameter zu ändern, gelangen Sie in einen vollständig manuellen Modus, der sowohl unterhaltsam als auch lehrreich sein kann!

Serie oder parallel?

Das DE-5000 misst die komplexe Impedanz der Komponente und berechnet die entsprechenden L-, C- und R-Werte. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Komponente entweder als reaktive Komponente (Xs) in Reihe mit einem Widerstand (Rs) oder als reaktive Komponente (Xp) parallel zu einem Widerstand (Rp) modelliert wird. Das Reihenmodell eignet sich am besten für die Messung niedriger Impedanzen (kleine Widerstände, kleine Induktivitäten und große Kondensatoren), während das Parallelmodell für hohe Impedanzen (große Widerstände, große Induktivitäten und kleine Kondensatoren) geeignet ist. In allen Modi, die mit Auto bezeichnet sind, kann das DE-5000 automatisch das passende Modell auswählen.
 

Testen von Baugruppen

Sie können das Gerät auf verschiedene Weise verwenden. Durchsteckmontierte Bauteile passen direkt in die mit „+“ und „-“ gekennzeichneten Schlitze. Die Polarität spielt keine Rolle, auch nicht bei Elektrolytkondensatoren, da das Prüfsignal ohnehin ein Wechselstrom mit sehr geringer Amplitude ist. Aufgepasst bei Kondensatoren: Denken Sie immer daran, diese vor der Messung mit einem geeigneten Widerstand vollständig zu entladen. Das analoge Frontend des DE-5000 wird durch geladene Kondensatoren zerstört!

Größere Bauteile können mit dem TL-21-Adapter angeschlossen werden, der einen Abstand von bis zu 18 cm von Clip zu Clip ermöglicht. An oberflächenmontierten Bauteile können Sie mit der Pinzette TL-22 Messungen vornehmen. Darüber hinaus können kundenspezifische Halterungen oder Kabel für spezielle Anforderungen entworfen werden, wobei Standard-4-mm-Bananenstecker in den Anschlüssen des Instruments verwendet werden. Wichtig ist, dass Sie Messleitungen während und zwischen den Messungen nicht bewegen. Längere Messleitungen haben ihre eigene Induktivität und Kapazität, was zu Messfehlern führen kann. Glücklicherweise lassen sich diese Fehler durch Kalibrierung ausgleichen.

Kalibrieren des DE-5000

Nachdem Sie Ihre Prüfvorrichtung ausgewählt haben, schließen Sie sie an das Messgerät an und trennen die beiden Messleitungen (wie die Krokodilklemmen des TL-21), ohne dass ein Messobjekt angeschlossen ist. Drücken und halten Sie die Cal-Taste für mehr als 2 Sekunden, um die Kalibrierung zu starten. Drücken Sie bei getrennten Messleitungen kurz Cal und warten Sie den Countdown ab. Sobald Pass angezeigt wird, drücken Sie erneut Cal, um den nächsten Schritt auszuführen. Wenn Srt angezeigt wird, schließen Sie die beiden Leitungen kurz und drücken Sie Cal. Nach einem weiteren Countdown und der Anzeige Pass drücken Sie Cal, um in den Messmodus zurückzukehren.
  Während dieser Countdowns führt das Messgerät interne Impedanzmessungen durch. Ein kleines Ärgernis ist, dass jeder Schritt 30 Sekunden dauert, wahrscheinlich weil mehrere Messungen für höhere Genauigkeit gemittelt werden, aber ein insgesamt kürzeres Verfahren wäre wünschenswert.

Ist Kalibrierung wirklich notwendig?

Wenn wir den DE-5000 ohne allzu häufiges Nachkalibrieren verwenden wollen, welche Fehler treten dann auf? Um das herauszufinden, habe ich das Messgerät für die Verwendung ohne eine Halterung kalibriert. Der Open-Teil ist einfach, und für den „Short“-Teil habe ich ein gebogenes Bauteilkabel über die Plus- und Minus-Schlitze gelegt. Danach habe ich das TL-21 angeschlossen. So können die parasitären Eigenschaften des TL-21 selbst gemessen werden. Mit offenen Messleitungen wird die parasitäre Kapazität gemessen, und mit kurzgeschlossenen Krokodilklemmen die parasitäre Induktivität. Diese lagen über alle Frequenzen hinweg unter 0,4 pF und unter 0,15 µH. Dann wiederholte ich die Messungen mit der TL-22 SMD-Pinzette. Diesmal lagen die Höchstwerte bei 0,9 pF und 0,2 µH.

Das sind ziemlich kleine Werte, was bedeutet, dass diese Abweichungen nur bei der Messung sehr kleiner Kondensatoren und Induktivitäten von Bedeutung sind. Wie Sie sehen, kann das Gerät viele Aufgaben ohne häufige Nachkalibrierung bewältigen. Eine Kalibrierung ist nur dann erforderlich, wenn Sie höchste Genauigkeit oder sehr niedrige Widerstandsmessungen benötigen. Außerdem wird die Kalibrierung wichtiger, wenn andere Messleitungen als die mitgelieferten TL-21 und TL-22 verwendet werden.

Für wen ist das Gerät?

Das DE-5000 kann für eine Reihe von Anwendern hilfreich sein, darunter Hobbyisten und professionelle Elektroniker. Es ist besonders nützlich für diejenigen, die Geräte reparieren und Kondensatoren testen müssen, sowie für Enthusiasten, die mit Induktivitäten experimentieren möchten, um Geräte wie Filter, Radioempfänger und DC/DC-Wandler zu bauen.
  Dieses LCR-Messgerät kann für Elektronikbastler interessant sein, die bereits ein Sortiment an grundlegenden Werkzeugen wie Multimeter, Oszilloskop, Netzteil usw. besitzen und fortgeschrittenere Messfunktionen suchen.

Darüber hinaus bietet es eine relativ erschwingliche Lösung für Einsteiger in die Messtechnik und stellt einen praktischen Einstieg in das Gebiet der Impedanzmessung dar. Wenn Sie auf Ihrer Reise durch die Elektronik voranschreiten, werden Sie irgendwann einen Punkt erreichen, an dem Sie den Bedarf an einem hochentwickelten Gerät erkennen, wobei Sie oft eine klare Vorstellung von den spezifischen Funktionen haben werden, die Sie benötigen!

Vorteile des DE-5000

Das LCR-Messgerät DE-5000 hat einige nette Funktionen. Ich mochte seine Fähigkeit, Testfrequenzen auszuwählen, sowie die Details, die es beim Testen von Kondensatoren liefert, indem es sie gründlicher misst als ein herkömmliches Multimeter oder ESR-Meter. 

Was die Batterielebensdauer betrifft, so verbraucht es im Standby-Modus etwa 1,7 µA (kein Problem, da das weniger ist als die Selbstentladung der Batterie allein) und etwa 13 mA, wenn es eingeschaltet ist. Dies entspricht etwa 40 Stunden Dauerbetrieb mit einer typischen 9-V-Batterie. Für eine noch längere Nutzung wird ein Gleichstromadapter mitgeliefert.

Die Popularität dieses Messgeräts in Foren und auf YouTube ist eine zusätzliche Ressource, die eine Fülle von Benutzerdokumentation und -unterstützung bietet. Insbesondere haben einige Benutzer, die Zugang zu kalibrierten LCR-Referenzmessgeräten in Laborqualität haben, berichtet, dass das Gerät die vom Hersteller angegebene Genauigkeit von bis zu 0,3 % (je nach Messbereich) gut einhält.

Für alle, die an automatisierten Tests mit einem Computer interessiert sind, ist dieses LCR-Messgerät kompatibel mit Sigrok und mit etwas Python-Code verwendet werden der auf GitHub, verfügbar ist. Allerdings ist der Bau oder Kauf einer Schnittstelle erforderlich.

Die Messbereiche des DE-5000 sind recht weit gefasst, so dass es sowohl sehr kleine als auch sehr große Werte messen kann. Es ist schneller und kompakter als herkömmliche Induktivitäts- oder Kapazitätsbrücken, und die Auto-Ranging-Funktion ist recht schnell.

Das Messgerät wird standardmäßig mit einer netten Auswahl an Zubehör geliefert, einschließlich einer robusten Tragetasche, die zwar unnötig erscheinen mag, aber für die Aufbewahrung tatsächlich gut geeignet ist. Ich mochte auch die sehr praktische mitgelieferte SMD-Pinzette.
 

Weiter

Ich mag dieses LCR-Meter wirklich und denke, dass es eine großartige Ergänzung für meinen Werkzeugkasten ist. Das hat meine Neugierde geweckt, wie es intern funktioniert. Das Gerät legt eine Sinuswelle über einen internen Vorwiderstand an die Klemmen des Messobjekts an. Das Messgerät misst dann Spannung, Strom und Phasenverschiebung. Anhand der Richtung der Phasenverschiebung stellt es fest, ob das Bauteil kapazitiv oder induktiv ist. Aus dieser anfänglichen Impedanzmessung kann es Werte für L, C, R, D, Φ usw. berechnen.

Für alle Interessierten habe ich ein hilfreiches video von Dave Jones aus dem EEVBlog gefunden. Außerdem gibt es zwei Dokumente, die einen Blick wert sind: die LCR Measurement Primer von IET Labs (die früher den DE-5000 verkauften) und das Impedance Measurement Handbook von Keysight (ehemals Agilent), obwohl letzteres viel fortgeschrittener ist als das, was das DE-5000 abdeckt.

Es gibt eine große Online-Community, die den DE-5000 mag, was zu interessanten Diskussionen und Verbesserungsvorschlägen führt. Ein häufiges Thema ist die Modifizierung des TL-21-Adapters (vielleicht ein Ersatzadapter, den Sie kaufen, damit Sie das Original behalten können), um längere Koaxial-Messleitungen und echte Vierleiter-Kelvin-Clips anstelle von Krokodilklemmen hinzuzufügen. Oder man baut einen anderen Adapter, um den DE-5000 auf BNC-Eingänge umzustellen, so dass er mit Standard-LCR-Vorrichtungen anderer Hersteller kompatibel ist. Ich überlasse die Erforschung Ihnen. Viel Spaß!

Übersetzung: Matthias Schrumpf