Messtechnik: Kapazitäten

[Whisper]

Hallo,
ich habe einen 100 microFarad Elko mit 3 verschiedenen Messgeräten gemessen.
Die Unterschiede sind recht enorm.
Entweder lügen aller Hersteller bei der Angabe der Toleranzen oder woran liegt es?
Die Instrumente:
UT61C 3% Toleranz plus ein paar Digits
Messplatz 4100a 3% vom Messwert + 5 Digits
ELV DCM 7000,Meßgenauigkeit: ca. 1 % + ? Digits

Die Messwerte:


UT61c
103,2 - 106,2


4100a
96,6 - 96,7


DCM7000
117,0



Bei 5% Toleranz sind Fehler von 5 Microfarad akzeptabel.
Hier sind Unterschiede von mehr als 20 Microfarad, also 20%

Mir ist schon klar, das je größer die Elkos sind, desto schwieriger ist der Ladeenzeitpunkt zu bestimmen, aber welches Gerät ist nun am genauesten?
Achja, die Quartzfrequenz im DCM7000 habe ich gemessen:
Quartz 3,579545 MHz
Frequenz gemessen 3,57915 MHz

Differenz 345 Hz
Sollte nicht das Problem sein.

Um Nachfragen vorzubeugen: Kein Mensch braucht exakte Elkos, schon klar, die normalerweise verkauften Elkos haben 20% Toleranz, aber ich würde gern wissen, welches Gerät nun am genauesten ist.
Ich tendiere dazu, daß das selbstgebaute, 20 Jahre alte DCM 7000 den größten Fehler hat und ich einfach 15-20% immer abziehen sollte.
bei kleinen Kapazitäten scheint der Fehler auch geringer zu sein...

[PICture]

Hallo!

Zum Vergleich würde ich einen Kondensator mit festem Dielektrikum empfehlen (optimal ist Folienkondensator).

[Whisper]

Ist bekannt, aber die gibt es ja nur bis ca. 1 Microfarad.
Der Unterschied ist bei kleinen Kapazitäten ohnehin viel geringer.
Übrigens bei Widerstandsmessungen 1k und 1M sind das 4100 und das UT61c praktisch identisch bis auf 1 Digit!
Was mich wieder bestärkt, daß das ELV Teil lügt. Und calibrieren ist nicht, weil es von der Bauart nicht vorgesehen ist.
Wer mißt, mißt Mist
Mich stören nur die 20%, wie groß ist der Messfehler erst bei den richtig dicken Kondensatoren...

[Besserwessi]

Die Elkos haben einen relativ hohen TK und relativ hohe Verluste. Wie sich die Verluste (ESR / ESL) bei den einzelnen Messgeräten auswirken kann verschieden sein, wenn bei verschiedener Frequenz gemessen wird. In jedem Fall muss man damit rechnen, dass damit die Fehler eher größer werden. Schließlich ist auch bei Elkos nicht ausgeschlossen, dass die Kapazität von der Gleichspannung und ggf. auch der Vorgeschichte abhängt.

Ein Test um zu sehen wie die Geräte auf ESR reagieren wäre es z.B. mal mit 10 Ohm in Reihe zu messen, und zu vergleichen.

Es gibt auch größere Folienkondensatoren: So bis etwa 10 µF auch als kleine Bauform als MKS ... Als Motorkondensatoren findet man auch mal 20-50 µF - als MP (alt) oder sogar als MKP (neu), allerdings auch mechanisch recht groß.

[PICture]

Bespielweise drei solche ergeben um 100 µF für 13,5 € : http://www.pollin.de/shop/dt/MTQyOTk3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Kondensatoren/Motor_Kompensations_Kondensator.html .

[Whisper]

Wie sich die Verluste (ESR / ESL) bei den einzelnen Messgeräten auswirken kann verschieden sein, wenn bei verschiedener Frequenz gemessen wird. In jedem Fall muss man damit rechnen, dass damit die Fehler eher größer werden. Schließlich ist auch bei Elkos nicht ausgeschlossen, dass die Kapazität von der Gleichspannung und ggf. auch der Vorgeschichte abhängt.

Ein Test um zu sehen wie die Geräte auf ESR reagieren wäre es z.B. mal mit 10 Ohm in Reihe zu messen, und zu vergleichen.



Danke, gute Idee, bin mal gespannt! Jetzt erst mal zur Arbeit...

[Crazy Harry]

Oder man versucht es mal mit einem Keramikkondensator 100µ (1206 bzw. 1210 bei Reichelt). Leider haben auch diese angegebene Toleranzen von 15 bzw. 20%. Evtl. hat man aber die Möglichkeit die Kerkos zuerst mit einem wirklich guten und genauen Messgerät auszumessen.

[Besserwessi]

Die großen Keramikkondensatoren sind bekanntermaßen stark nichtlinear und auch noch mehr Temperaturabhängig. Da fragt man sich schon wie die sich trauen +-20% als Toleranz anzugeben.

Da ist noch mehr Ärger als mit Elkos zu erwarten.

[Manf]

Wie ist es mit den Nachbildungen von Spulen durch Kondensatoren und Gyratoren?
Da sollte es doch grundsätzlich einfacher sein einen Kondensator durch einen (kleineren) Kondensator zu emulieren.
Es ist natürlich spannungsbegrenzt aber die Messspannung wird ja nicht so groß sein.
Man sollte dazu die Spannung am einen Anschluss des Kondensators erfassen und neunfach verstärkt mit entgegengesetzter Polarität am anderen Anschluss des Kondensators zuführen.

[Whisper]

Ein 10 Ohm Widerstand in Reihe macht sich bei der ELV etwas bemerkbar, der angezeigte Wert klettert um ca. 4 MicroF, mit 200 Ohm um ca. 10
Beim Unit Gerät habe ich praktisch 0 Unterschied.
Naja, das ist nun erstmal erledigt, wenns darauf ankommt, nehme ich eins der beiden Kaufteile :-)

[Besserwessi]

Bei einem nicht idealen Kondensator mit relativ viel Verlust ist es halt nicht einfach die Kapazität zu bestimmen. Für eine genaue Beschreibung so eines Bauteils braucht man ein komplettes Ersatzschaltbild. Bei nur einer Messfrequenz hat man da aber schon 2 einfache Möglichkeiten - als Serienwiderstand oder als Parallelwiderstand. Je nach Kondensator ist das eine oder andere Modell besser, aber bei nur einer Frequenz kann das nicht entschieden werden.

Je nach Modell das man zugrunde legt bekommt man auch andere Werte für die Kapazität - die Widerstandswerte sind ja ohnehin vom Modell abhängig, da ist offensichtlich das die nicht gleich sind. Wenn die Geräte verschiedene Modelle zugrunde legen, können auch unterschiedliche Werte richtig sein. Dazu kommt noch eine nicht unbedingt gleiche Messfrequenz. Ein wirklich gute Kapazitätsmessgerät sollte entsprechend die Messfrequenz und das dazugehörige Modell einstellen können oder wenigstens angeben, im Idealfall auch so das mit einer Messung bei mehreren Frequenzen das passende Modell bestimmt wird: Das Ergebnis ist dann nicht nur einfach 100 µF, sondern etwa 100 µF mit 2 Ohm ESR bei der gegebenen Messfrequenz.