Le LCR-mètre DE-5000 (Essai)

Le DE-5000 est un LCR mètre portable, c’est-à-dire un appareil conçu pour mesurer l'inductance, la capacité et la résistance des composants électroniques. Voyons cela de plus près…

Vue d'ensemble

L'appareil est doté d'un boîtier en plastique robuste et mesure environ 190 x 95 x 52 mm, soit à peu près la même taille que de nombreux multimètres. Le DE-5000 est équipé d'un grand écran rétroéclairé à double affichage, qui peut afficher simultanément deux mesures.

Outre les valeurs L, C et R, cet appareil mesure également le facteur de dissipation (D), le facteur de qualité (Q), l'angle de phase (Φ), la résistance série équivalente (ESR) et la résistance parallèle (Rp). Il est possible de modifier manuellement les réglages de l’appareil, mais le DE-5000 démarre en mode Auto LCR, qui détecte le type de composant connecté et affiche automatiquement les valeurs les plus pertinentes.

Le DE-5000 est alimenté par une pile 9 V (fournie), ou par un adaptateur secteur (également fourni), ce qui est utile pour une utilisation prolongée. En termes d'accessoires, le DE-5000 est livré avec une mallette de transport robuste, ainsi qu'avec des cordons de test courts TL-21, des brucelles CMS TL-22 et cordon « Guard » TL-23 (pour éviter les courants de fuite). En outre, il est possible de connecter l'appareil à un PC, mais cela nécessite une interface à acheter séparément.   

 

A quoi sert le DE-5000 ?

Un LCR-mètre tel que le DE-5000 remplit des fonctions diverses. Pour le dépannage et la réparation d'équipements, ses mesures approfondies sur les condensateurs seront appréciables. En particulier, le facteur de dissipation D peut être un meilleur indicateur de la santé d'un condensateur que l'ESR seule. L'ESR est souvent absente des fiches techniques des condensateurs, ce qui fait que l’on manque généralement d’une valeur à laquelle comparer les mesures d’ESR. En revanche, le facteur de dissipation D est souvent mieux spécifié.   
  C'est utile pour réparer divers types d'équipements, tels que des alimentations, de vieux récepteurs radio ou d'autres appareils électroniques vintage, des appareils de mesure ou des machines équipées de moteurs électriques, qui nécessitent parfois des condensateurs de démarrage ou permanents. À propos de moteurs, le mode inductance peut également être utilisé pour vérifier les enroulements.

L’identification des composants CMS non marqués (souvent des condensateurs et des inductances) sera facilitée par la pince CMS incluse.   
  Pour ceux qui souhaitent étudier et fabriquer leurs propres convertisseurs DC/DC et alimentations à découpage, les mesures d'inductance du DE-5000 sont utiles, qu'il s'agisse de mesurer des inductances existantes ou de bobiner ses propres inductances et transformateurs.


En ce qui concerne les mesures de résistance, bien que la différence entre le DE-5000 et les multimètres standard soit moins prononcée, le premier se distingue tout de même par ses possibilités de mesurer des résistances très faibles (avec connexion Kelvin à 4 fils) et des résistances élevées jusqu'à 200 MΩ.

Le mode de tri peut permettre de trier rapidement des composants. Huit tolérances préréglées différentes sont disponibles, la plus étroite étant +/- 0,25 %. L'instrument peut alors fournir rapidement une indication Pass ou Fail selon que le composant se trouve respectivement à l’intérieur ou à l’extérieur de la tolérance. Les boutons Sorting, Setup et Enter sont utilisés pour ce mode, veuillez vous référer au manuel pour plus de détails.

Le mode Auto LCR

Le DE-5000 démarre initialement en mode Auto LCR à une fréquence de 1 kHz. Dans ce mode, il identifie automatiquement le type de composant et affiche sa valeur dans l'unité appropriée sans qu'il soit nécessaire d'appuyer sur les boutons, ce qui est pratique pour de nombreuses applications. En ce qui concerne les boutons, seul certains d’entre eux sont actifs dans ce mode, ce qui peut sembler un peu déroutant à première vue. 

Le bouton LCR Auto permet de quitter ce mode et de passer à d'autres modes. Le bouton Freq modifie la fréquence du signal de test en cinq incréments : 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz et 100 kHz. Cette fonction est importante, car la fréquence resterait sinon à 1 kHz par défaut. Or, un réglage manuel de la fréquence est souvent nécessaire, en particulier pour les condensateurs électrolytiques de grande valeur qui requièrent une fréquence plus basse. Les boutons de rétroéclairage et Hold (pour figer l’affichage) fonctionnent comme prévu.   
  Le bouton PC permet d'activer ou de désactiver la sortie série vers l'ordinateur via l'interface opto-isolée, qui n'est pas incluse dans le kit et ne sera pas détaillée ici. Enfin, le bouton Cal permet d'entrer dans un mode d'étalonnage, qui sera expliqué plus loin.   

Les autres boutons (Sorting, D/Q/ESR/Φ, Setup, Ser/Par, Enter et Rel) sont inactifs en mode Auto LCR, ce qui signifie que pour accéder à plus de détails il sera nécessaire d'entrer dans les autres modes, par de brèves pressions sur le bouton Auto LCR.

Autres modes

Les autres modes sont : Auto L, Auto C, Auto R et DCR, utilisés pour mesurer respectivement l'inductance, la capacité, la résistance AC et la résistance DC. Vous pouvez faire défiler D, Q, ESR et Φ sur l’affichage secondaire et changer manuellement la fréquence. Le DE-5000 sélectionne automatiquement le mode approprié (série ou parallèle). Si vous appuyez sur Ser/Par pour modifier ce paramètre, vous entrez dans un mode entièrement manuel, ce qui peut être à la fois amusant et instructif !

Série ou parallèle ?

Le DE-5000 mesure l'impédance complexe du composant et calcule les valeurs L, C et R correspondantes. Il suppose que le composant est modélisé comme un composant réactif (Xs) en série avec une résistance (Rs) ou un composant réactif (Xp) en parallèle avec une résistance (Rp). Le mode série est idéal pour mesurer les faibles impédances (petites résistances, petites inductances et grandes capacités), tandis que le mode parallèle convient aux impédances élevées (grandes résistances, grandes inductances et petites capacités). Dans tous les modes nommés Auto, le DE-5000 peut choisir automatiquement le mode approprié.   
 

Utilisation du DE-5000

Vous pouvez utiliser l'instrument de différentes manières. Les composants traversants s'insèrent directement dans les fentes + et -. La polarité n'a pas d'importance, même pour les condensateurs électrolytiques, car de toute manière le signal de test est alternatif et son amplitude est très faible. À propos de condensateurs, n'oubliez pas de les décharger complètement à l'aide d'une résistance appropriée avant de les mesurer. L’entrée analogique du DE-5000 sera détruite par des condensateurs chargés !

Les composants de plus grande taille peuvent être connectés à l'aide de l'adaptateur TL-21, permettant une distance clip à clip allant jusqu'à environ 18 cm. Les composants montés en surface peuvent être mesurés à l'aide de la pince TL-22. En outre, des cordons de test personnalisés peuvent être réalisés pour répondre à des besoins particuliers, en utilisant des fiches bananes standard de 4 mm. Il est important de maintenir les cordons de test immobiles pendant et entre les mesures. Les cordons de mesure plus longs ont leurs propres inductances et capacités parasites, ce qui introduit des erreurs de mesure. Heureusement, il est possible de les neutraliser par un étalonnage.

Étalonnage

Après avoir sélectionné votre accessoire TL-21, TL-22 ou autre, connectez-le à l'appareil et séparez les deux fils (comme les pinces crocodile du TL-21) sans que le composant à tester ne soit connecté. Appuyez sur le bouton Cal et maintenez-le enfoncé pendant plus de 2 secondes pour lancer l'étalonnage. Avec les fils toujours séparés, appuyez brièvement sur le bouton Cal et attendez la fin du compte à rebours. Lorsque Pass s'affiche, appuyez à nouveau sur Cal pour passer à l'étape suivante. Lorsque Srt s'affiche, court-circuitez les deux fils (par exemple en agrippant les pinces crocodile ensemble) et appuyez sur Cal . Après un nouveau compte à rebours et l'affichage de Pass, appuyez enfin sur Cal pour terminer et revenir au mode de mesure.
  L'appareil effectue des mesures d'impédance des cordons de test pendant ces comptes à rebours. L’inconvénient est que chaque étape dure 30 secondes, probablement en raison du calcul d’une moyenne d’une grande quantité de mesures pour améliorer la précision, mais une procédure plus courte serait appréciable…

L'étalonnage est-il vraiment nécessaire ?

Si l'on veut utiliser le DE-5000 sans le réétalonner trop souvent, quels types d'erreurs sont introduits ? Pour le savoir, j'ai étalonné l'appareil de mesure pour une utilisation sans accessoire. La partie Open est simple, et pour la partie Short, j'ai inséré une patte de composant pliée à cheval sur les fentes + et -. À l’issue de l’étalonnage, j’ai enlevé le court-circuit et branché le TL-21. De cette façon, il est possible de mesurer les caractéristiques parasites du TL-21 lui-même. Avec les fils de test ouverts, la capacité parasite est mesurée, et avec les pinces crocodiles court-circuitées, on mesure l'inductance parasite. J’ai relevé des valeurs inférieures à 0,4 pF et à 0,15 µH sur toute la plage de fréquences. J'ai ensuite répété les mesures avec la pince CMS TL-22. Cette fois, les valeurs maximales ont été de 0,9 pF et 0,2 µH.

Ce sont des valeurs assez faibles, ce qui signifie que ces erreurs ne seront significatives que lors de la mesure de condensateurs et d'inductances de petite valeur. Comme vous pouvez le constater, le DE-5000 pourra être utilisé pour de nombreuses mesures d’usage général sans nécessiter d’étalonnage trop fréquent ; celui-ci n'est essentiel que lorsque l’on a besoin d'une précision maximale ou de mesurer des résistances très faibles. De même, l'étalonnage devient plus important lorsqu’on utilise des cordons de mesure autres que les accessoires TL-21 et TL-22 fournis.

Pour qui est-il fait ?

Le DE-5000 peut être utile à un grand nombre d'utilisateurs, qu’ils soient amateurs ou professionnels de l'électronique. Il est particulièrement utile pour ceux qui réparent des équipements et doivent tester des condensateurs, ainsi que pour les passionnés qui souhaitent expérimenter avec des inductances, afin de construire des dispositifs tels que des filtres, des récepteurs radio et des convertisseurs DC/DC.

  Ce LCR-mètre peut intéresser les amateurs d'électronique qui possèdent déjà un assortiment d'outils essentiels, tels qu'un multimètre, un oscilloscope, une alimentation, etc. et qui recherchent des possibilités de mesure plus avancées.

En outre, il constitue une solution relativement abordable pour les novices en métrologie, en leur offrant un point d'entrée pratique dans le domaine de la mesure d’impédance. Au fur et à mesure que l’on progresse en électronique, on finit souvent par reconnaître le besoin d'un appareil plus avancé, en ayant souvent une idée plus précise des caractéristiques voulues.

Avantages du DE-5000

Le LCR-mètre DE-5000 présente des caractéristiques intéressantes. J'ai apprécié la possibilité de choisir les fréquences de test, ainsi que les détails qu'il donne sur les condensateurs, en les mesurant de manière plus approfondie qu'un multimètre standard ou un ESR-mètre. 

En ce qui concerne la durée de vie de la batterie, l'appareil consomme environ 1,7 µA en veille (ce qui n'est pas un problème, car c'est inférieur à l'autodécharge naturelle de la batterie elle-même) et environ 13 mA lorsqu'il est allumé. Cela correspond à environ 40 heures d'utilisation continue avec une pile 9 V classique. En outre, pour une utilisation encore plus longue, un adaptateur secteur est fourni.

La popularité de cet appareil sur les forums et sur YouTube constitue une ressource supplémentaire, grâce aux informations apportées par les utilisateurs eux-mêmes. En particulier, certains, qui ont accès à d’autres ponts de mesure RLC étalonnés et bien plus onéreux, ont signalé que l'appareil respecte bien la précision annoncée par le fabricant (jusqu'à 0,3 %, variable selon le calibre).

Pour ceux qui sont intéressés par l’automatisation des mesures par ordinateur, le DE-5000 est compatible avec sigrok et peut également être utilisé avec un programme Python disponible sur le GitHub, (avec une interface opto-isolée à réaliser soi-même ou à acheter séparément).

Ses plages de mesure sont assez étendues, ce qui le rend capable de mesurer à la fois de très petites et de très grandes valeurs. Il est plus rapide à utiliser et plus compact que les ponts RLC traditionnels, et l’auto-ranging est assez rapide.

L'appareil est également livré en standard avec une belle sélection d'accessoires, dont une mallette de transport robuste qui peut sembler anecdotique mais qui est en fait très pratique pour le rangement. J'ai également apprécié les brucelles CMS incluses, qui se sont avérées utiles.   
 

Pour aller plus loin

J'aime beaucoup ce LCR-mètre et je pense qu'il constitue un bon complément à ma collection d’outils. Une question a piqué ma curiosité : quel est son principe de fonctionnement ? L’appareil excite le composant testé par une tension sinusoïdale, via une résistance série. Il mesure ensuite la tension, le courant et le déphasage aux bornes du composant. En fonction de la direction du déphasage, il détermine si le composant est capacitif ou inductif. À partir de cette mesure initiale de l'impédance, il peut calculer les valeurs de L, C, R, D, Φ, etc.

Pour les intéressés, j'ai trouvé une bonne vidéo de Dave Jones sur le site EEVBlog. Il y a également deux documents qui valent la peine d'être consultés: le LCR Measurement Primer de IET Labs (qui proposait le DE-5000 à son catalogue par le passé) et l´Impedance Measurement Handbook de Keysight (anciennement Agilent), bien que ce dernier couvre des sujets bien plus avancés que ce qu’il est possible de faire avec le DE-5000.

Il existe une grande communauté sur le Web qui apprécie le DE-5000, ce qui donne lieu à des discussions intéressantes et à des suggestions d'amélioration. Par exemple, un sujet courant est la modification de l'adaptateur TL-21 (éventuellement acheté à part, pour pouvoir conserver l’original) en ajoutant des câbles coaxiaux plus longs et de vraies pinces Kelvin au lieu des pinces crocodiles. Ou bien, la réalisation d’un autre adaptateur pour rendre le DE-5000 compatible avec des entrées BNC, afin d’utiliser des accessoires de test d’autres marques. Je vous laisse le soin d'explorer. Amusez-vous bien !