Met deze meter kunt u volgens de meetmethode die ook in professionele bruggen wordt toegepast vrijwel alle specificaties meten van weerstanden, condensatoren en spoelen. |
Kennismaking met de XJW01 auto LCR-meter
Het eindresultaat
Om maar meteen met de deur in huis te vallen tonen wij in de onderstaande foto het eindresultaat van dit bouwpakket. Een aluminium kastje met als afmetingen 15,3 cm x 11,5 cm x 3,3 cm en een gewicht van 468 gram. De meter wordt gevoed uit een gelijkspanning van 12 V via de meegeleverde adapter. Naast de voedingsplug aan de bovenzijde van het apparaat staat de aan/uit-schakelaar. De bediening gebeurt via acht drukknopjes op het frontplaatje van het apparaat. Met die drukknopjes kunt u allerlei speciale meetfuncties oproepen, want er staat niet voor niets 'auto' in de naam van het apparaat. De meeste passieve onderdelen worden volledig automatisch door de XJW01 gedetecteerd en de belangrijkste specificaties verschijnen op het display zonder dat u één toets hoeft aan te raken. Dat display is een alfanumeriek LCD-scherm dat vier regels met ieder twintig karakters kan tonen.
Onder de drukknopjes staan vier BNC-connectoren waarop u een speciale Kelvin-probe aansluit. De twee aansluitingen van het te meten onderdeel moeten in de vergulde bekken van de Kelvin-probe worden geklemd.
De volledig afgebouwde XJW01 automatische LCR-meter. (© 2022 Jos Verstraten) |
Fabrikant, leveranciers, prijzen
Wie de fabrikant is van de XJW01 is onduidelijk, er staat geen enkele aanwijzing op de behuizing of op de print waaruit de naam van de fabrikant kan worden afgeleid. Na een zoektocht op internet vinden wij dat het apparaat waarschijnlijk is ontworpen door ene Mr. Putian en op de markt is gebracht door het Chinese Crystalradio.
Via AliExpress kunt u tientallen postorder bedrijven vinden die de XJW01 in de een of andere samenstelling aanbieden tegen nogal uiteenlopende prijzen. De goedkoopste optie kost ongeveer € 35,44 en dan krijgt u uitsluitend de print en de onderdelen die daarop thuis horen. Dit bouwpakket wordt dus geleverd zonder behuizing, voeding en probes. De duurste aanbieding kost ongeveer € 90,00 en bevat het compleet gemonteerde apparaat inclusief de voeding en twee Kelvin-probes. Tussen die twee uitersten wordt een aantal combinaties aangeboden met of zonder probes, met of zonder voeding, etc. Wij kochten een exemplaar als bouwpakket mét behuizing en één Kelvin-probe voor € 53,30 bij de Amy Electronic Store op AliExpress.
De Kelvin-probe
Deze probe is een onmisbaar attribuut van de XJW01 en het is dus verstandig een pakket te kiezen waar deze is inbegrepen. Er worden echter twee soorten aangeboden. De eerste, rechts op de onderstaande foto, is bedoeld voor axiale of radiale onderdelen met aansluitdraadjes. U kunt deze draadjes in de twee krokodilbekken van de probe klemmen. De linker is ontworpen voor het meten van SMD-onderdelen, waarbij u de soldeervlakjes van de componenten tussen de twee bekken van het pincet kunt klemmen. In de moderne elektronica hebt u in feite beide soorten Kelvin-probe nodig.
De twee soorten Kelvin-probe. (© 2022 Jos Verstraten) |
De netstekkervoeding
Helaas werd bij onze levering een netstekkervoeding met een Amerikaanse stekker meegeleverd. Deze voeding levert 12 Vdc bij een maximale stroom van 1,0 A.
De handleiding
Zoals meestal wordt er ook bij dit Chinees bouwpakket geen handleiding meegeleverd. Onbegrijpelijk! Voor het bestukken van de print is dat niet zo´n ramp, want daarvoor staat de silk screen op de print ter beschikking. U kunt echter niet met het apparaat en zijn acht drukknopjes werken zonder fatsoenlijke handleiding! Gelukkig is deze, na een uitgebreide zoekpartij op internet, wel op diverse URL´s te vinden. Om het u gemakkelijk te maken hebben wij deze opgenomen in onze cloud op Google Drive, te downloaden na één druk op de onderstaande link:
Aanklikbare link ➡ XJW01_Manual.pdf
Nog wat extra´s....
Bij sommige leveranciers krijgt u bij de behuizing een eenvoudige, maar handige rugsteun meegeleverd. U kunt de LCR-meter op deze steun zetten zodat u gemakkelijk met het apparaat kunt werken. Een handigheidje dat, wat ons betreft, best wel die paar euro´s extra waard is!
Daarnaast wordt soms ook een zakje meegeleverd met zes 0,1 % weerstanden die u moet gebruiken als u uw exemplaar wilt kalibreren. Dat is een ingewikkelde procedure die echter in de handleiding stap-na-stap wordt besproken. De bedoeling is de nauwkeurigheid van de gespecificeerde ±0,3 % op te voeren tot ±0,1 %. In dat zakje zit ook een strip met wat 1N4148 SMD-dioden als reserve. Het nut hiervan zal duidelijk worden als wij het schema van de XJW01 bespreken.
De handige rugsteun die bij sommige aanbieders wordt meegeleverd. |
Wat meet de XJW01?
Ieder passief onderdeel heeft, behalve de waarde als primaire grootheid, ook een aantal parasitaire grootheden, zoals serieweerstanden, parallelle capaciteiten en seriële inductanties. Met de XJW01 kunt u niet alleen de primaire grootheid meten, maar ook een heleboel van die parasitaire grootheden. Om u een idee te geven ziet u in de onderstaande afbeelding het display als u een elektrolytische condensator meet. Op de bovenste regel wordt de primaire grootheid, de capaciteit Cs, weergegeven. Op de volgende regels kunt u de kwaliteitsfactor Q, de equivalente serieweerstand ESR, de verliesfactor D en de fasehoek θ aflezen als secundaire grootheden.
De gemeten grootheden van een elco. (© AliExpress) |
Op het primaire display kunt u, afhankelijk of u de functie L, C of R hebt gekozen, de volgende grootheden aflezen:
- Cp: Condensatoren in de parallelle modus
- Cs: Condensatoren in de seriële modus
- Lp: Spoelen in de parallelle modus
- Ls: Spoelen in de seriële modus
- Rp: Weerstanden in de parallelle modus
- Rs: Weerstanden in de seriële modus
Als secundaire grootheid kunt u aflezen:
- Q: Kwaliteit factor Q
- D: Verlies factor
- θ: Fase hoek
- Rp: Equivalente parallel weerstand
- Rs/ESR: Equivalente serie weerstand
- Xp: Equivalente parallel reactantie
- Xs: Equivalente serie reactantie
Welke secundaire grootheden u kunt meten hangt uiteraard af van de modus die u hebt gekozen met de betreffende drukknop. Meet u een condensator in de seriële modus, dan kunt u als secundaire grootheid de ESR (equivalente serie weerstand) meten, maar niet de Rp (equivalente parallel weerstand). Wilt u deze secundaire grootheid meten, dan moet u de condensator meten in de parallele modus.
Het meetprincipe
De XJW01 meet volgens het principe dat in alle professionele LCR-meters wordt toegepast. Er wordt in het apparaat een zeer kleine sinusvormige spanning gegenereerd. Deze wordt, als dan niet gesuperponeeerd op een gelijkspanning (BIAS), aangeboden aan het te meten passieve onderdeel via een van de vier afgeschermde kabels Hcur. Via een tweede afgeschermde kabel Hpot wordt deze spanning zo dicht mogelijk bij het onderdeel gemeten. De twee andere afgeschermde kabels Lcur en Lpot zijn aangesloten aan de andere aansluiting van het onderdeel. Dit punt ligt virtueel aan de massa, de stroom die door het onderdeel vloeit loopt ook door de weerstand Rref van het meetapparaat. M1 en M2 zijn geen gewone voltmeters, maar schakelingen die niet alleen de grootte, maar ook de fase van de aangeboden spanning meten. De processor in de meter kan uit deze twee metingen een heleboel eigenschappen van het gemeten onderdeel afleiden, zoals waarde, de impedantie X, de ESR, de faseverschuiving θ en de kwaliteitsfactor Q.
Het zal wel duidelijk zijn dat de kabels Hcur en Hpot naar de rode klem van de Kelvin-probe gaan en de kabels Lcur en Lpot naar de zwarte klem.
Het meetprincipe van de XJW01. (© 2022 Jos Verstraten) |
De specificaties van de XJW01
Volgens de leverancier heeft deze LCR-meter de onderstaande specificaties:
- Resolutie primair meting: 19999
- Resolutie secundaire meting: 9999
- Grootte meetspanning: 0,2 Veffectief
- Frequentie meetspanning: 100 Hz ~ 1 kHz ~ 7,8 kHz
- Uitgangsimpedantie: 40 Ω
- Nauwkeurigheid: ±0,3 % typisch
- Meetbereik weerstanden (100 Hz): 1.999,9 mΩ ~ 19,999 MΩ
- Meetbereik weerstanden (1 kHz): 1.999,9 mΩ ~ 19,999 MΩ
- Meetbereik weerstanden (7,8 kHz): 1.999,9 mΩ ~ 1,9999 MΩ
- Meetbereik condensatoren (100 Hz): 1.999,9 pF ~ 199,99 mF
- Meetbereik condensatoren (1 kHz): 1.999,9 pF ~ 19,999 mF
- Meetbereik condensatoren (7,8 kHz): 199,99 pF ~ 1,9999 mF
- Meetbereik spoelen (100 Hz): 1.999,9 μH ~ 1.999,9 H
- Meetbereik spoelen (1 kHz): 1.999,9 μH ~ 199,99 H
- Meetbereik spoelen (7,8 kHz): 199,99 μH ~ 19,999 H
- Meetbereik Q: 0,000 ~ 999,0
- Meetbereik D: 0,000 ~ 9,999
- Meetbereik relatief (lees verder): -99,9 % ~ +99,9 %
De elektronica in de XJW01
Alles op één grote print
De volledige elektronica, op de drukknopjes en het display na, zit op een print waar de onderstaande foto een mooi overzicht van geeft. Let op dat deze foto de print toont zoals zij wordt geleverd bij het bouwpakket. Alle SMD's zijn reeds aangebracht en de voeding, rechts boven, is volledig gemonteerd. Links boven ziet u de zestien pad's waarmee de verbinding met de display-print wordt gemaakt. Aan de linker zijde ziet u de negen pad's die de hoofdprint verbinden met de drukknop-print.
De nog niet bestukte hoofdprint van de XJW01. (© 2022 Jos Verstraten) |
Het schema van de hoofdprint
Een Russische collega, die op de site pro-radio.online door het leven gaat onder de naam Stsepan, heeft in 2019 de moeite genomen het schema van de XJW01 af te leiden uit deze hoofdprint. Een onvoorstelbaar ingewikkelde en moeizame klus die wij hier graag even in het zonnetje zetten door dit schema hier over te nemen. U kunt dit schema vergroot weergeven door er op te klikken. Wat onmiddellijk opvalt zijn de vreemde beveiligingsschakelingen die op de vier in- en uitgangen zijn aangebracht. Deze lijnen gaan rechtstreeks naar de massa via twee in anti-parallel geschakelde siliciumdioden D102/D101, D104/D103, D106/D105 en D107/D108!
Het schema van de hoofdprint van de XJW01. (© 2019 Stsepan) |
Condensatoren absoluut eerst helemaal ontladen!
U begrijpt, naar wij aannemen, onmiddellijk de consequentie van deze vreemde schakelwijze. Als u een nog geladen condensator op de XJW01 aansluit, dan gaan er door deze dioden heel grote stromen vloeien, die weliswaar de rest van de schakeling beveiligen, maar ongetwijfeld het overlijden van een of meerdere van deze dioden tot gevolg hebben! Vandaar dat er een stripje met reserve dioden wordt meegeleverd. Deze primitieve manier van beveiligen van een schakeling kan, wat ons betreft, niet bepaald de prijs 'Doordacht Ontwerpen' winnen.
Het schema van de voeding
Het ontrafelen van het schema van de voeding is, vergeleken met de boven beschreven klus, uiteraard een fluitje van een cent. Uit de 12 V gelijkspanning van de netstekkervoeding worden op een vrij eenvoudige manier twee symmetrische voedingsspanningen van ±5,0 V afgeleid.
Het schema van de voedingsschakeling. (© 2019 Stsepan) |
De bouw van de XJW01
De geleverde componenten
De geleverde componenten zijn goed verpakt in wat plastic zakjes en zijn van uitstekende kwaliteit. Op de onderstaande foto ziet u vier BNC chassisdelen die haaks op de print moeten worden gesoldeerd. Als u echter het aluminium kastje mee hebt gekocht moet u deze haakse connectoren niet gebruiken, maar moet u de vier bij de behuizing geleverde rechte schroefconnectoren toepassen.
De onderdelen die u moet monteren. (© 2022 Jos Verstraten) |
Het bestukken van de hoofdprint
De koperen pad's op de print zijn extreem klein en u moet dus een spitse soldeerpunt toepassen.
Begin het soldeerwerk met het aanbrengen van de 16 weerstanden. Vervolg met de 25 condensatoren en de twee elco's. Dan is het de beurt aan de iets grotere onderdelen, zoals de zoemer en het relais. Soldeer de twee printheaders (16 contacten en 9 contacten) op de betreffende plaatsen op de print.
Soldeer vervolgens de acht drukknopjes op het speciale printje. Monteer de acht afstandsbusjes van 11 mm lengte op de hoofdprint. Breek een strip van negen contacten af van de lange strip met contactpennetjes. Monteer deze met de korte kant op de soldeerzijde van drukknop-print. Soldeer op de componentenzijde. Breek een strip met zestien contacten af van de strip met contactpennetjes. Monteer deze met de korte kant op de soldeerzijde van de display-print. Soldeer op de componentenzijde.
Het samenbouwen van de drie printen
Monteer de display- en de drukknop-printen met de 9 mm lage afstandsbusjes op de hoofdprint. Vergeet niet de isolatieringetjes onder de afstandsbusjes aan te brengen, zie de onderstaande foto.
De samenbouw van de drie printen met de afstandsbusjes. (© 2022 Jos Verstraten) |
Koppeling tussen hoofd- en drukknoppen-print. (© 2020 Jos Verstraten) |
De montage van de printen in de behuizing
Montage van de BNC connectoren op de frontplaat. (© 2022 Jos Verstraten) |
Eindmontage
Bij de onderdelen van de behuizing zit een stukje blanke montagedraad. Met acht stukjes van deze draad maakt u de verbindingen tussen de hoofdprint en de vier BNC-connectoren.
Tot slot schroeft u de boven- en onderzijde van de behuizing vast op de profielen.
Verbinden van de BNC-connectoren met de print. (© 2022 Jos Verstraten) |
Het werken met de XJW01 auto LCR-meter
Opstarten
Sluit een 12 V gelijkspanning aan op de voedingsconnector, verbind de twee kabels van de rode Kelvin-klem met de connectoren Hp en Hc en de twee kabels van de zwarte klem met de connectoren Lp en Lc. Sluit de AAN/UIT-schakelaar op de bovenzijde van het apparaat. Als u het bouwpakket foutloos hebt gebouwd verschijnt het onderstaande scherm een paar seconden op het display.
Het startscherm na het inschakelen van het apparaat. |
Compenseren van de Kelvin-probe
De Kelvin-probe heeft natuurlijk ook bepaalde parasitaire grootheden en die moet het apparaat kennen om goed te kunnen meten. Leg de twee probes op een dergelijke manier op de tafel dat de bekken ongeveer twee centimeter van elkaar liggen. Druk nu op de knop 'ZERO'. De open probe wordt voor de drie testfrequenties gecompenseerd. Sluit de twee probes kort en druk weer op de knop 'ZERO'. De procedure wordt herhaald, maar nu voor de kortgesloten probe.
Het compenseren van de Kelvin-probe. (© 2022 Jos Verstraten) |
De eerste meting
Haal uit het zakje met de 0,1 % weerstanden het exemplaar met een waarde van 1 kΩ en sluit deze aan op de meter. De kleurcode van deze weerstand is: bruin/zwart/zwart/bruin/paars. De waarde van deze weerstand ligt ergens tussen 999 Ω en 1.001 Ω. Als uw exemplaar iets aanduidt zoals weergegeven in de onderstaande foto kunt u er van uitgaan dat uw meter goed functioneert.
Het meten van de 1 kΩ ~ 0,1 % weerstand. (© 2022 Jos Verstraten) |
Resetten naar de fabrieksinstellingen
Krijgt u een afwijkende waarde in beeld? Dan moet u de procedure 'Reset to firmware defaults' uitvoeren die is beschreven in paragraaf 7.5 van de handleiding. Nadien zal de meter de weerstandswaarde ongetwijfeld binnen de gestelde toleranties weergeven.
De functie van de acht drukknoppen
In de onderstaande afbeelding ziet u de benaming die de fabrikant aan de acht drukkknopjes heeft toegekend. Niet alle benamingen zijn even voor de hand liggend en vandaar dat wij de functie even toelichten:
- MENU:
Deze laat u voorlopig met rust, want door minimaal drie seconden op deze toets te drukken komt u in de modus waarin u allerlei fabrieksinstellingen van het apparaat kunt wijzigen, zoals de kalibratie van alle bereiken. Dat is iets dat u alleen mag doen als u dat deel van de handleiding nauwkeurig hebt bestudeerd en precies weet wat u doet na het indrukken van een drukknop in deze modus. - RNG:
Afkorting van 'Range' of 'Bereik'. Met deze knop kiest u het meetbereik als u de automatische modus hebt verlaten, lees verder. - ZERO:
Is al behandeld, compenseert de parasitaire eigenschappen van de gebruikte Kelvin-probe. - HAND/Aut:
Het automatisch kiezen van het meetbereik wordt uitgeschakeld. U kunt deze parameter met de drukknop 'RNG' instellen. - CLR:
Door het drukken op deze knop verlaat u de automatische detectie van het soort onderdeel en kiest u weerstand, capaciteit of inductantie met de hand. De indicatie 'AUTO' in het display verandert in 'AUTO-R', 'AUTO-C' of 'AUTO-L'. - S●P/Esr:
Met deze drukknop schakelt u om tussen meten in seriële modus en meten in parallele modus. - QTY/±%:
Drukken op deze drukknop schakelt de relatieve modus is. De uitlezing op het primaire display, dus de waarde van het gemeten onderdeel, wordt in het geheugen bewaard als referentie. Van alle nieuwe metingen wordt op de onderste regel van het display de afwijking ten opzichte van deze referentiewaarde onder de vorm van een procentuele waarde genoteerd. Dit is nuttig als u bijvoorbeeld een aantal identieke weerstanden uit een voorraadbakje wilt zoeken. Als de onderste regel '0%' aanduidt weet u dat de nieuw gemeten weerstand exact gelijk is aan de referentie weerstand. - FREQ:
Met deze drukknop kunt u de frequentie van het meetsignaal instellen op 100 Hz, 1 kHz of 7,8 kHz. Bij het opstarten van het apparaat wordt de meetfrequentie ingesteld op 1 kHz.
De benaming van de acht drukknopjes. (© 2022 Jos Verstraten) |
Het testen van de XJW01 auto LCR-meter
Het meetsignaal
In het onderstaand oscillogram ziet u dat het meetsignaal verontreinigd is door allerlei HF-troep. Die is waarschijnlijk afkomstig van de voeding, die uiteraard geschakeld is zoals tegenwoordig helaas standaard het geval is. Wij meten een effectieve waarde van 160 mV en er is géén gelijkspanning op het signaal gesuperponeerd.
Het meetsignaal bij 1 kHz. (© 2022 Jos Verstraten) |
Testen van de nauwkeurigheid
Wij hebben de nauwkeurigheid van ons exemplaar van de XJW01, na een 'Reset to firmware defaults', vergeleken met de onderstaande meters:
- Weerstanden: Fluke 8842A
- Condensatoren, ESR en spoelen: East Tester ET4401
De ET4401 heeft een gespecificeerde nauwkeurigheid van ±0,2 % en is dus niet veel nauwkeuriger dan de gespecificeerde ±0,3 % van de XJW01. Bovendien hebben beide meters dezelfde resolutie. De metingen van condensatoren, ESR en spoelen moet u dus hooguit beschouwen als een vergelijking en niet als een absolute test. De ET4401 werkt volgens hetzelfde meetprincipe, dus ook met een sinussignaal en met Kelvin-probes. Alle metingen zijn uitgevoerd bij een frequentie van 100 Hz. Bij de East Tester ET4401 werd het 'Level' ingesteld op 1 V en de 'Bias' op 0 V.
De nauwkeurigheid bij het meten van weerstanden
Wij hebben onze zes 0,1 % referentieweerstanden met beide meters gemeten met de onderstaande resultaten. Om ook de grenzen van het meetbereik te controleren hebben wij nadien standaard weerstanden van 1 Ω en 10 MΩ gemeten.
Wij nemen aan dat u, net zoals wij, oordeelt dat de XJW01 het uitstekend doet!
Het meten van weerstanden. (© 2022 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid bij het meten van condensatoren
Hiervoor worden onze 1 % referentie condensatoren ingeschakeld plus nog een paar standaard elco's om ook de werking bij het meten van condensatoren met een lekstroom te kunnen controleren. Bij lage condensatorwaarden meet de XJW01 dus met een veel grotere fout dan gespecificeerd. Dat merkt u duidelijk bij de 100 pF condensator, maar ook nog een beetje bij de 1 nF soortgenoot.
Het meten van condensatoren. (© 2022 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid bij het meten van de ESR van elco's
De equivalente serie weerstand is, vooral bij elco's, een belangrijke factor bij de beoordeling van de lange termijn betrouwbaarheid van het onderdeel. Hoe hoger deze weerstand, hoe warmer de condensator wordt als er stroom doorheen vloeit. En dat doet die stroom mateloos, vooral bij elco's in de afvlakking van lineaire of geschakelde voedingen! Dergelijke condensatoren moeten dus een extreem lage ESR hebben. Wij hebben deze parameter weer met beide meters gemeten bij een aantal elco's. De resultaten in de onderstaande tabel geven een zeer kleine afwijking tussen beide metingen, waaruit wij besluiten dat u ook op dit gebied betrouwbare resultaten van de XJW01 kunt verwachten.
Het meten van de ESR van elco's. (© 2022 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid bij het meten van spoelen
Wij hebben (nog) geen nauwkeurige inducties in ons lab waarmee wij de nauwkeurigheid van LCR-meters ook op dat gebied kunnen beoordelen. Wij moeten ons dus momenteel behelpen met een stelletje spoeltjes van het type 07HCP van het merk Fastron met een gespecificeerde tolerantie van ±10 %. De spoelen met de laagste waarden moeten bij een testfrequentie van 1 kHz worden gemeten, bij 100 Hz was er geen resultaat te zien. Zoals uit de onderstaande tabel blijkt heeft ook nu de XJW01 moeite met kleine waarden. Hoe hoger de waarde van de spoel, hoe kleiner de afwijking tussen beide meetinstrumenten.
Het meten van de waarde van spoeltjes. (© 2022 Jos Verstraten) |
Onze opinie over de XJW01 auto LCR-meter
Het bouwpakket wordt verzorgd geleverd en het apparaat is, zelfs voor een niet erg ervaren hobbyist, zonder problemen na te bouwen dank zij het feit dat alle SMD's al op de print aanwezig zijn. Het ontbreken van een bouw- en bedieningsbeschrijving is een onaanvaardbare tekortkoming, maar dank zij onze gezoek op internet hebt u die nu met twee muisklikken gedownload.
De meetresultaten zijn, voor zover wij onze East Tester ET4401 als referentie mogen opvoeren, bij het overgrote deel der metingen voortreffelijk. Deze East Tester kost echter meer dan € 150,00, dus drie keer de prijs die u betaalt voor de XJW01 als bouwpakket.