1. Máy đó LCR là gì?

     a. Định nghĩa máy đo LCR

Máy đo LCR là một thiết bị đo hữu ích được sử dụng rộng rãi bởi các kỹ sư điện hay các công ty sản xuất thiết bị điện. Sản phẩm đi kèm với nhiều tính năng hữu ích, đảm bảo đo lường với độ chính xác cao.

Máy đo LCR được sử dụng để đo độ tự cảm, điện dung và điện trở của thiết bị được đo. Độ tự cảm được ký hiệu là L, điện dung là C và điện trở là R. Chính vì vậy, thiết bị này được gọi với cái tên máy đo LCR.

Không chỉ vậy, thiết bị đo điện còn có thể thực hiện các phép đo D và Q. Trong đó, D là ký hiệu của hệ số tản, được tính bằng tỷ số giữa phần thực và phần ảo của trở kháng (phần phản kháng). Còn Q, hay hệ số phẩm chất, chính là giá trị nghịch đảo của D.. Ngày này, người ta còn phát triển ra một số loại máy đo LCR tích hợp các chức năng khác như đo diode, tần số, điện áp AC/DC hay đo Z.Y.0, góc pha giữa dòng điện và điện áp… giúp công việc của bạn đơn giản và gọn nhẹ hơn.

     b. Nguyên lý và cấu tạo của máy đo LCR

Nguyên lý làm việc: Máy đo LCR tích hợp nhiều chức năng đo khác nhau, tuy nhiên cách thức hoạt động không quá phức tạp. Đầu tiên, một điện áp xoay chiều được truyền qua thiết bị được đo (còn được gọi là DUT),máy sẽ đo điện áp thông qua thiết bị này. Như chúng ta biết rằng một vôn kế được kết nối song song trong mạch để đo điện áp. Vì vậy, các kết nối của máy đo LCR đảm bảo điện áp đến từ khắp DUT. Tiếp theo đồng hồ đo dòng điện đi qua DUT. Bằng cách lấy tỷ lệ của cả hai phép đo của nó, máy đo LCR sẽ tính toán độ tự cảm (L) của DUT.

     c. Cấu tạo của máy đo LCR

Thành phần quan trọng của máy đo LCR là cầu Wheatstone và mạch RC. Thành phần có giá trị cần đo được kết nối ở một trong các nhánh của cầu. Có các quy định khác nhau cho các loại phép đo. Ví dụ, nếu cần đo giá trị của điện trở, thì cầu Wheatstone được sử dụng trong khi giá trị của điện cảm và điện dung có thể được đo bằng cách so sánh nó với tụ điện tiêu chuẩn có trong mạch RC.

     d. Ưu điểm của máy đo LCR

Máy đo LCR là sản phẩm hiện đại, nó tích hợp nhiều chức năng và mang đến các ưu điểm khác nhau:

• Thứ nhất, đây là thiết bị khá nhỏ gọn, tích hợp 3 chức năng đo chính. Bên cạnh đó, máy cũng cung cấp nhiều chức năng đo lường khác như đo điện áp một chiều, xoay chiều, đo tần số, đo đi-ốt, đo Z, Y, θ…
• Thứ hai, sản phẩm dễ dàng hiệu chỉnh và sử dụng nhanh chóng, người dùng chỉ cần kết nối hai đầu dò của máy đo với DUT như hình dưới đây:
• Thứ ba, hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất máy đo LCR, điều này giúp bạn có sự lựa chọn đa dạng hơn.

     e. Ứng dụng của máy đo LCR

Máy đo LCR đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp liên quan đến điện, nó được sử dụng để đo linh kiện của nhiều thiết bị khác nhau. Ví dụ, được sử dụng để đo độ tự cảm, điện dung và điện trở của các thiết bị mới được sản xuất như tủ lạnh, tivi,...Ngoài ra, thiết bị đo LCR cũng được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để kiểm tra mạch và hiệu chuẩn thành phần. Hiện nay, LCR cũng được dùng khá nhiều trong cuộc sống hàng ngày với mục đích sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị điện, linh kiện.

2. Tại sao máy đo LCR tốt hơn đồng hồ đo vạn năng khi đo độ tự cảm và điện dung?

     a. Điểm hạn chế của đồng hồ đo vạn năng trong việc đo độ tự cảm và điện dung

Đồng hồ vạn năng là một thiết bị đa năng với khả năng đo các thông số cơ bản như điện áp, dòng điện và điện trở. Một số loại đồng hồ vạn năng cao cấp có thể hỗ trợ đo điện dung và kiểm tra diode. Tuy nhiên, đồng hồ vạn năng thể hiện nhiều hạn chế lớn khi đo độ tự cảm (L) và điện dung (C). Trước tiên, đồng hồ vạn năng không được thiết kế chuyên dụng để đo L và C nên sai số tương đối cao. Điều này được thể hiện rõ ràng khi đo các giá trị nhỏ như nanofarad (nF) hoặc picofarad (pF) đối với tụ điện, hoặc microhenry (µH) đối với cuộn cảm. Bên cạnh đó, do phạm vi đo của đồng hồ vạn năng bị giới hạn dẫn đến việc khó đáp ứng các yêu cầu đo chuyên sâu.

Cùng với đó, các đồng hồ vạn năng thường đo tần số thấp (vài kHz hoặc thấp hơn). Điều này dẫn đến việc chúng không xác định đúng đặc tính thực tế của linh kiện trong các điều kiện hoạt động ở tần số cao trong các mạch điện tử hiện đại. Đồng hồ vạn năng cũng không hỗ trợ đo các thông số phức tạp như hệ số tản (D), hệ số phẩm chất (Q), trở kháng (Z) hoặc góc pha (θ) giữa dòng điện và điện áp. Những thông số này rất quan trọng trong việc phân tích hiệu suất của linh kiện trong mạch. Do đó, đồng hồ vạn năng thường không phù hợp để kiểm tra các linh kiện không lý tưởng ví dụ như cuộn cảm có điện trở nội tại hoặc tụ điện có độ rò rỉ cao.

     b. Ưu điểm của máy đo LCR khi đo độ tự cảm và điện dung

Trong khi đó, máy đo LCR là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để đo chính xác độ tự cảm, điện dung và điện trở. Một trong những ưu điểm lớn nhất của máy đo LCR là khả năng đo lường chính xác các giá trị nhỏ. Ví dụ, nó có thể đo chính xác các tụ điện có giá trị ở mức nanofarad (nF) hoặc picofarad (pF), hoặc các cuộn cảm chỉ vài microhenry (µH). Đây là điều mà đồng hồ vạn năng khó có thể đạt được. Không chỉ dừng lại ở các thông số cơ bản, máy đo LCR còn cung cấp nhiều thông số bổ sung như hệ số tản, hệ số phẩm chất, trở kháng, độ dẫn điện và góc pha. Những thông số này giúp kỹ sư và kỹ thuật viên phân tích sâu hơn về hiệu suất thực tế của linh kiện trong mạch.

Điểm đáng chú ý nữa là máy đo LCR hỗ trợ đo ở nhiều tần số khác nhau (từ vài Hz đến vài MHz). Điều này cho phép các kỹ sư kiểm tra linh kiện trong các điều kiện hoạt động thực tế, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu cao. Khả năng này rất quan trọng khi đo các linh kiện phức tạp hoặc phi tuyến khi đặc tính của linh kiện thay đổi theo tần số. Ngoài ra, các máy đo LCR hiện đại thường có giao diện thân thiện với người dùng và hỗ trợ thêm các tính năng như lưu trữ dữ liệu, kết nối với máy tính để phân tích và kiểm tra chất lượng linh kiện.

     c. So sánh giữa máy đo LCR và đồng hồ vạn năng

So với đồng hồ vạn năng, máy đo LCR vượt trội hơn ở nhiều khía cạnh. Trong khi đồng hồ vạn năng chỉ phục vụ cho các phép đo cơ bản thi máy đo LCR lại cung cấp độ chính xác cao hơn, đặc biệt khi đo các giá trị nhỏ hoặc phân tích các thông số phức tạp. Đồng hồ vạn năng chỉ đo được ở tần số cố định, còn máy đo LCR hỗ trợ dải tần số rộng, giúp phản ánh chính xác đặc tính thực tế của linh kiện. Ngoài ra, đồng hồ vạn năng không thể đo các thông số như hệ số tản, hệ số phẩm chất hay góc pha, trong khi đây đều là những tính năng tiêu chuẩn của máy đo LCR.

Máy đo LCR cũng được thiết kế chuyên biệt để đo và phân tích các linh kiện không lý tưởng, chẳng hạn như cuộn cảm có điện trở nội tại hoặc tụ điện có độ rò rỉ cao. Điều này rất quan trọng trong các công việc kiểm tra chất lượng linh kiện hoặc nghiên cứu phát triển mạch điện tử. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng giá thành của máy đo LCR thường cao hơn đồng hồ vạn năng, nhưng với những yêu cầu đo lường phức tạp, đây là một khoản đầu tư xứng đáng.

3. Kết luận

Máy đo LCR là thiết bị không thể thay thế khi đo độ tự cảm và điện dung trong các ứng dụng yêu cầu cao về độ chính xác và phân tích chi tiết. Với các tính năng vượt trội như đo được nhiều thông số quan trọng, hỗ trợ dải tần số rộng và khả năng phân tích linh kiện phi tuyến, máy đo LCR phù hợp cho các kỹ sư, nhà nghiên cứu và các ngành công nghiệp sản xuất thiết bị điện tử. Trong khi đó, đồng hồ vạn năng, tuy tiện lợi và có giá thành thấp hơn, chỉ phù hợp với các phép đo cơ bản hoặc kiểm tra nhanh. Vì vậy, để đo lường chuyên sâu và chính xác, máy đo LCR là lựa chọn tối ưu.

‍