Chọn đầu đo LCR thế nào để đo đúng từng linh kiện?

Khi sử dụng máy đo LCR, nhiều người tập trung vào độ chính xác và dải tần của thiết bị nhưng lại ít chú ý đến việc chọn đầu đo LCR. Trên thực tế, đầu đo hoặc đồ gá là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với linh kiện. Chọn sai loại có thể khiến kết quả dao động, khó lặp lại hoặc bị ảnh hưởng bởi điện trở tiếp xúc và thành phần ký sinh.

Một đầu đo không thể phù hợp tối ưu cho mọi đối tượng. Linh kiện SMD kích thước nhỏ cần cơ cấu giữ chắc và đúng vị trí điện cực. Cuộn dây chân cắm cần đầu đo phù hợp với đường kính dây. Biến áp nhiều chân lại cần phương án kết nối linh hoạt giữa các cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Vì vậy, việc chọn đầu đo LCR cần dựa trên loại linh kiện, kích thước, cấu tạo điện cực, tần số kiểm tra và hình thức đo thủ công hay tự động.

Vì sao đầu đo ảnh hưởng đến kết quả LCR?

Máy LCR không chỉ đo điện trở một chiều mà còn đo trở kháng của linh kiện dưới tín hiệu AC. Trong phép đo này, dây dẫn, đầu tiếp xúc và vị trí gá mẫu đều có thể tạo thêm điện trở, điện cảm hoặc điện dung ký sinh.

Ảnh hưởng của đầu đo càng đáng chú ý khi:

• Đo điện cảm hoặc điện trở có giá trị thấp.
• Đo tụ điện dung nhỏ và trở kháng cao.
• Kiểm tra linh kiện ở tần số cao.
• Đầu tiếp xúc không ổn định giữa các lần đo.
• Khoảng cách từ linh kiện đến máy quá dài.
• Chưa thực hiện bù hở mạch và ngắn mạch.

Do đó, không nên chỉ chọn đầu đo theo tiêu chí “kẹp được linh kiện”. Đầu đo còn phải đáp ứng tần số sử dụng, kích thước chân, kiểu điện cực và độ lặp lại cần thiết.

Bảng chọn nhanh đầu đo theo linh kiện

Bảng trên mang tính định hướng. Trước khi đặt mua, cần đối chiếu thông số của đầu đo với máy LCR đang sử dụng và kích thước thực tế của mẫu.

Chọn đầu đo LCR cho linh kiện SMD

Linh kiện SMD thường có kích thước nhỏ, không có chân dây dài và dễ bị lệch khi đặt lên đầu đo. Ba tiêu chí quan trọng nhất là kích thước linh kiện, vị trí điện cực và yêu cầu lặp lại.

L2001 – phù hợp kiểm tra SMD thủ công

Đầu đo Hioki L2001 có kiểu kẹp nhíp, thuận tiện khi kiểm tra nhanh tụ điện, điện trở hoặc cuộn cảm SMD. Đầu đo hỗ trợ dải tần từ DC đến 8 MHz, khoảng cách điện cực đầu kẹp từ 0,3 đến 6 mm.

Với đầu tiếp xúc IM9901 tiêu chuẩn, L2001 có thể đo linh kiện từ 0603 đến 2220 theo hệ inch. Khi sử dụng đầu tiếp xúc nhỏ IM9902, phạm vi có thể mở rộng xuống kích thước 0201 inch.

L2001 phù hợp với phòng kỹ thuật, bộ phận IQC và các công việc cần thay đổi mẫu thường xuyên. Tuy nhiên, người vận hành cần duy trì lực kẹp và vị trí tiếp xúc đồng đều giữa các lần đo.

IM9100 – dành cho SMD siêu nhỏ có điện cực mặt dưới

Hioki IM9100 là fixture kết nối trực tiếp theo cấu hình 4 dây, được thiết kế cho các linh kiện SMD có điện cực ở mặt dưới. Thiết bị hỗ trợ ba kích thước:

• 0402 hệ mét, tương đương 01005 hệ inch.
• 0603 hệ mét, tương đương 0201 hệ inch.
• 1005 hệ mét, tương đương 0402 hệ inch.

IM9100 có dải tần sử dụng từ DC đến 8 MHz. Cấu trúc gá trực tiếp giúp cố định linh kiện và hạn chế sự thay đổi vị trí tiếp xúc khi đo các linh kiện rất nhỏ.

Cần phân biệt rõ hệ kích thước mét và hệ inch. Ví dụ, 0402 hệ mét nhỏ hơn nhiều so với linh kiện 0402 hệ inch. Nhầm hai cách gọi này có thể dẫn đến chọn sai fixture.

Hioki 9263 – dùng cho SMD kích thước lớn hơn

Hioki 9263 là đồ gá SMD kết nối trực tiếp, hỗ trợ tần số từ DC đến 8 MHz và mẫu có kích thước từ 1 đến 10 mm. Fixture này phù hợp khi cần đặt linh kiện lên bàn gá thay vì giữ bằng tay.

Đối với dây chuyền có nhiều kích thước linh kiện, cần kiểm tra khả năng điều chỉnh, thời gian thay mẫu và tuổi thọ tiếp điểm trước khi chọn fixture.

Chọn đầu đo cho cuộn dây

Cuộn dây có thể ở dạng linh kiện SMD, chân cắm xuyên lỗ hoặc hai đầu dây mềm. Vì vậy, cách chọn đầu đo phụ thuộc nhiều vào cấu tạo cơ khí của sản phẩm.

Nếu là cuộn cảm SMD, có thể sử dụng L2001, IM9100 hoặc 9263 tùy kích thước và vị trí điện cực. Nếu cuộn dây có hai chân dài, đầu đo 4 cực hoặc fixture dành cho linh kiện chân cắm sẽ thuận tiện hơn.

Một số lựa chọn theo thông số chính thức của Hioki gồm:

• L2000: đầu đo 4 cực, dải tần từ DC đến 8 MHz, đo dây dẫn có đường kính từ 0,3 đến 5 mm.
• 9140-10: đầu đo 4 cực, cáp dài 1 m, dải tần từ DC đến 200 kHz, phù hợp đường kính dây từ 0,3 đến 5 mm.
• 9261-10: fixture có cáp dài 1 m, dải tần từ DC đến 8 MHz, dùng cho dây dẫn đường kính từ 0,3 đến 1,5 mm.
• 9262: fixture kết nối trực tiếp, dải tần từ DC đến 8 MHz, hỗ trợ dây dẫn đường kính từ 0,3 đến 2 mm.

Nếu phép đo chỉ thực hiện ở tần số dưới 200 kHz và cần kẹp linh hoạt vào hai đầu dây, 9140-10 có thể đáp ứng. Khi cần kiểm tra đặc tính cuộn cảm ở tần số cao hơn, nên ưu tiên đầu đo hoặc fixture có dải tần đến 8 MHz.

Ngoài điện cảm L, quá trình kiểm tra cuộn dây thường quan tâm đến Q, Rdc, ESR và sự thay đổi đặc tính theo tần số. Vì vậy, đầu đo phải giữ tiếp xúc ổn định ở cả phép đo AC lẫn phép đo điện trở DC.

Chọn đầu đo LCR cho biến áp

Biến áp phức tạp hơn linh kiện hai cực vì thường có nhiều chân và nhiều cuộn dây. Các thông số có thể cần kiểm tra gồm:

• Điện cảm cuộn sơ cấp và thứ cấp.
• Điện trở DC của từng cuộn dây.
• Điện cảm rò.
• Điện dung giữa các cuộn dây.
• Hỗ cảm M.
• Tỷ số vòng dây N.
• Độ lệch điện cảm ΔL.

Theo hướng dẫn của Hioki, khi đo điện cảm của một cuộn dây trên biến áp, những cuộn còn lại được để hở. Khi đo điện cảm rò từ phía sơ cấp, cuộn thứ cấp được nối ngắn mạch. Điều đó có nghĩa đầu đo phải cho phép thay đổi kết nối giữa các chân một cách chính xác và có thể lặp lại.

Với kiểm tra thủ công, có thể sử dụng L2000 hoặc 9140-10 để kẹp vào từng cặp chân. Nếu biến áp có chân nhỏ và khoảng cách cố định, 9261-10 hoặc fixture được thiết kế riêng sẽ giúp thao tác nhanh hơn.

Trên dây chuyền sản xuất, giải pháp phù hợp thường là fixture tùy chỉnh theo sơ đồ chân của biến áp. Fixture có thể kết hợp hệ thống chuyển mạch để lần lượt đo cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp và điện cảm rò mà không cần kẹp lại bằng tay.

Bên cạnh đầu đo, cần chọn đúng máy LCR. Hioki IM3533 có chế độ kiểm tra biến áp chuyên dụng, hỗ trợ các thông số N, M và ΔL. Bạn có thể xem thêm bài IM3533 kiểm tra biến áp và cuộn dây trong sản xuất để hiểu rõ cách thiết bị xử lý từng phép đo.

Bốn tiêu chí cần kiểm tra trước khi chọn đầu đo

1. Linh kiện có kích thước bao nhiêu?

Cần xác định chiều dài, chiều rộng, chiều cao, đường kính chân và khoảng cách giữa hai điện cực. Không nên lựa chọn chỉ dựa trên tên gọi SMD hoặc cuộn dây.

2. Điện cực nằm ở đâu?

SMD có thể có điện cực ở hai đầu, ở mặt bên hoặc mặt dưới. Fixture cho điện cực mặt dưới không mặc nhiên phù hợp với linh kiện có điện cực ở hai đầu.

3. Tần số đo lớn nhất là bao nhiêu?

Dải tần sử dụng thực tế được quyết định bởi cả máy đo và đầu đo. Gắn fixture hỗ trợ 120 MHz vào máy LCR chỉ đo đến 8 MHz không làm dải tần của máy tăng lên 120 MHz.

4. Đo thủ công hay trên dây chuyền?

Đầu kẹp linh hoạt phù hợp với kiểm tra mẫu đa dạng. Fixture cố định phù hợp hơn khi cần thao tác nhanh, giảm sai khác do người vận hành và tích hợp kiểm tra hàng loạt.

Cần làm gì sau khi lắp đầu đo?

Sau khi kết nối đầu đo hoặc fixture, cần cài đúng chiều dài cáp nếu máy có hỗ trợ, sau đó thực hiện bù hở mạch và ngắn mạch tại đúng vị trí đặt linh kiện. Không nên bù tại đầu máy rồi nối thêm dây hoặc thay fixture.

Trong quá trình sử dụng, cần thường xuyên kiểm tra độ mòn, bụi bẩn và lực ép của tiếp điểm. Nếu kết quả dao động bất thường, nên kiểm tra đầu tiếp xúc trước khi kết luận linh kiện hoặc máy đo gặp sự cố.

Kết luận

Chọn đầu đo LCR cần bắt đầu từ hình dạng linh kiện và điều kiện đo thực tế. L2001 thuận tiện cho SMD đo thủ công; IM9100 phù hợp với SMD siêu nhỏ có điện cực mặt dưới; L2000, 9140-10, 9261-10 và 9262 phù hợp với nhiều dạng cuộn dây hoặc chân linh kiện.

Đối với biến áp, cần lựa chọn đầu đo theo sơ đồ chân và các phép đo phải thực hiện. Khi kiểm tra số lượng lớn, fixture tùy chỉnh thường mang lại độ lặp lại và tốc độ tốt hơn đầu kẹp thủ công.

Tham khảo sản phẩm tại: phụ kiện đo trở kháng Hioki

Xem thêm thông tin về so sánh IM3533 và IM3536 để chọn đồng bộ máy đo và đầu đo theo đúng ứng dụng.

HIOKI VIỆT NAM – Phân phối bởi: CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT WETECH VIỆT
Hotline: Mr Lâm – 0901.940.968