Еср метр схема: Простые схемы измерителей ESR оксидных конденсаторов

ESR МЕТР

   Электролитические конденсаторы это навереное единственные электронные элементы, которые страдают от всыхания. Если у вас есть любые электронные устройства, которые на протяжении многих лет работали, но вдруг перестали исправно функционировать, имеются хорошие шансы, что один или несколько электролитических конденсаторов внутри него деградировали и стали причиной проблемы. Электролитические конденсаторы выходят из строя несколькими способами: они могут стать электрически проводящие, вызывая постоянный ток через них, что может даже их взорвать. Они могут уменьшаться в величине емкости. Но наиболее часто увеличивается их эквивалентное последовательное сопротивление, которое является очень нежелательным.

   В ESR электролитического конденсатора обычно составляет доли Ом для конденсаторов низкого напряжения (таких как 1000µF, 16V), и может быть два или три Ома для малой емкости и высокого рабочего напряжения (1uF, 450V).

Схема принципиальная ESR метра

   Схема измерителя ЭПС (ESR) работает так. Напряжение переменного тока, которые проходит через резистор, измеряется и отображается на стрелочном измерителе. Так что все это есть ни что иное, как простой омметр.

   Один из элементов двойного операционного усилителя TL062 используется как генератор. Небольшой ферритовый сердечник трансформатора используется для того, чтобы обеспечить необходимый низкий импеданс выхода. Другой каскад ОУ усиливает сигнал, который получает через конденсатор, выпрямляет его и подаёт на стрелочник 50 мкA.

   Небольшой стабилизатор на 5 Вольт поддерживает питание постоянным. Энергопотребление ESR метра является настолько низким, что 9В батарея “Крона” должна работать не менее 100 часов. 

   Трансформатор имеет ферритовый сердечник, типа EA-77-188 с сечением 22 мм2, и внешними габаритами примерно 19x16x5 мм. Учитывая, что трансформатор работает на очень малой мощности, можете использовать любой небольшой ферритовый сердечник без воздушного зазора. Сгоревшие источники питания ПК, старые мониторы или телевизоры являются отличными источниками таких трансформаторов. Не используйте железный сердечник, потому что у него слишком много потерь на частоте 50 кГц.

   Сколько примерно должен иметь сопротивления тот или иной исправный конденсатор – смотрите в таблице.

   Форум по измерению ESR конденсаторов

Простой ESR-метр | Ремонт торговой электронной техники

Возникла необходимость ускорить время “тонких” ремонтов, а фактически собрать прибор для измерения ESR конденсаторов. Самым простым показался ESR-метр от GO, с сайта http://pro-radio.ru/measure/3288. Материал является копипастом данной ссылки. Однако в отличии от оригинала, более удобен для чтения.

1. Параметры.
2. Внешний вид.
3. “Железо”.
4. Настройка (калибровка).
5. Отладка.

 Параметры.

Измеряемая емкость 1-150 000 мкФ
Измеряемое ESR до 10 Ом
Ток потребления от 19 до 24 мА при замкнутых щупах потребляемый ток возрастает до 36мА

Достоинства:
Удобством ESR-метра является то, что почти во всех случаях можно проверить конденсаторы без выпаивания! Это возможно потому, что хороший конденсатор на высоких частотах почти подобен короткому замыканию, и любые другие компоненты, подключенные в параллели, окажут минимальное влияние на измерение.

Недостатки:

Несколько неудобное отображении конденсаторов выше 1000мкФ. Отличие в разделителе, точка или запятая.

Внешний вид.

Рис. Корпус ESR-метра.

“Железо”.

Схема.

Рис. Схема ESR-метра в формате GIF.

Схема в формате SPL  (Скачать). Для открытия требуется установить sPlan 6.0 (Скачать русский sPlan 6.0).

Печатная плата в формате LAY (Скачать). Для открытия требуется скачать Layout 5, инсталяция не требуется (Скачать русский Layout 5.0).

Ниже приведены печатные платы в формате gif, рисунки для сборки и проверки качества травления, на тот случай если под рукой нет Layout 5, а печатную плату необходимо посмотреть.

Процессор.

Сердцем устройства является прошитый прцессор PIC16F873(A), PIC16F876(A).

Прошивка для для процессора PIC16F873(A) в формате HEX (Скачать), исходники (Скачать).

Прошивка для для процессора PIC16F876(A) в формате HEX (Скачать), исходники (Скачать).

Даташит для процессора PIC16F873(A), PIC16F876(A) на английском (Скачать), на русском (Cкачать)

Фактически даташит для процессора не нужен, все и так хорошо работает. Но все же на этапе покупки возникают вопросы с маркировкой и заменой. Из всего даташита требуется только предпоследняя страница.

Рис. Необходимые параметры, на которые надо обратить внимание при покупке процессора для ESR-метра.

Для рассматриваемого конструктива требуется процессор в корпусе DIP28, с поддерживаемой рабочей частотой до 20мГц.

И конечно, чем отличается PIC16F873 от PIC16F873A.  В случае с ESR- метром – ничем, покупайте тот, который дешевле и сможете купить.

Остальные элементы.

Список резисторов, по номиналам – для закупки, по наименованию – для монтажа.

Список конденсаторов, по номиналам – для закупки, по наименованию – для монтажа.

Список Диоды, Микросхемы, Кварц, Транзисторы.

DA1, DA2 (TL082)
Комментарий:
Из обязательных требований к ОУ:
– полевые тр-ры на входе
– работа при питании +/- 5V
– при питании +/- 5V максимальное положительное Uвых >= 3. 8V
Ну а дальше, как обычно – Uсм поменьше, быстродействие побольше, и чтобы нагрузку потянул.
TL082 конечно не самый лучший вариант на свете, но распространен достаточно широко.

Щупы. Чтобы скомпенсировать падение напряжения на проводах, тестируемый конденсатор лучше подключать по 4-х проводной схеме Кельвина, поэтому и разъем для подключения щупов 4-х контактный, а провода объединяются вместе уже на крокодилах. Токовые провода – неэкранированные 45 см сечение 0.75 кв.мм , и обратно от крокодилов МГТФ-0,2 для напряжения.

Неоригинальный вариант. Возможно использовании экранированных проводов – оплетка для тока, центральная жила – для напряжения, работало вроде нормально.

Настройка (калибровка).

Первое включение .
Проверяем наличие +5V после 78L05 и -5V (4.7V) на выходе DA4.
Подбором R31 добиваемся нормальной контрастности на индикаторе.

Включение прибора при нажатой кнопке Set переводит его в режим установки корректирующих коэффициентов. Их всего три – для каналов 1 Ом, 10 Ом и для емкости. Изменение коэффициентов кнопками + и -, запись в EEPROM и перебор -той же кнопкой Set.

Отладочный режим.
В этом режиме на индикатор выводятся измеренные значения без обработки – для емкости – состояние таймера (примерно 15 отсчетов на 1 мкФ) и оба канала измерения ESR (1 шаг АЦП=5V/1024). Переход в отладочный режим – при нажатой кнопке “+”

Установка нуля.
Для этого замыкаем вход, нажимаем и удерживаем кнопку “+” и с помощью R4 добиваемся минимальных показаний (но не нулевых!) одновременно по обоим каналам. Не отпуская кнопку “+”, нажимаем Set – на индикатор выведется сообщение о сохранении U0 в EEPROM.

Далее измеряем образцовые сопротивления 1 Ом (или меньше), 10 Ом и емкость (которой доверяете), определяем поправочные коэффициенты. Прибор выключаем, включаем при нажатой кнопке Set и устанавливаем коэффициенты соответственно результатам измерений.

Отладка.

Итак собранное устройство не заработало или заработало с ошибками.

Внимание! В схеме, в печатной плате, в прошивках  ошибок нет. Проверено неоднократной сборкой. Если после сборки устройство не работает ищите ошибку, в монтаже, в непротравленных местах платы, ошибочно установленных элементах, дефектных деталях, несоответствии прошивке процессору.

1. При подключении емкости-Сх—
Это значит, что за отведенное для измерения время, микроконтроллер не дождался сигнала срабатывания компараторов. Проверьте компараторы DA 3.1, DA3.2 (LM393) и их обвязку.

2. При подключении сопротивления 10 Ом на индикаторе ESR 4,507
Отличие ESR в два раза в меньшую сторону говорит о том, что необходимо заменить TL431, причем поискать м/с от другого производителя.

3. При подключении резисторов от 1 до 10 Ом пишет ESR 0.000
Если корректирующие коэффициенты для каналов 1 и 10 Ом случайно не равны нулю (проверьте), то проблему следует искать в монтаже/деталях в районе DD2. Если все нормально – поменять CD4066 на другого производителя.

4. Разводка “холодного” кабеля к конденсатору
– токовый провод (черный толстый на фотографии) от конденсатора к земле в район истока транзистора VT2 и двух защитных диодов VD1, VD3;
– провод для напряжения (тонкий) от конденсатора в точку соденинения С1, С2 и выв. 1 DD2.2.

Конденсатор Измеритель ESR Схема с использованием таймера 555 А если проблема в шуме, есть простое решение, просто добавьте больше конденсаторов. Но это не решает. Что может быть не так?

Проблема возникает из-за наивного предположения, что конденсаторы (в значительной степени) являются «идеальными» устройствами, хотя на самом деле это не так. Эти нежелательные эффекты возникают из-за того, что называется внутренним сопротивлением или Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) . Конденсаторы имеют конечное внутреннее сопротивление из-за материалов, используемых в их конструкции. Мы подробно объяснили ESR и ESL в конденсаторах в предыдущей статье.

Различные типы конденсаторов имеют разные диапазоны ESR. Например, электролитические конденсаторы обычно имеют более высокое ESR, чем керамические конденсаторы. Для многих приложений становится важным измерение внутреннего сопротивления конденсаторов. И сегодня в этой статье мы построим Измеритель ESR и узнайте , как измерить ESR конденсатора, используя микросхему таймера 555 и транзисторы .

Вначале Измерение ESR может показаться простой задачей.

Сопротивление можно легко определить, подав постоянный ток и измерив падение напряжения на тестируемом устройстве.

Что если подать на конденсатор постоянный ток? Напряжение растет линейно и стабилизируется на значении, определяемом напряжением питания, что (для наших целей) бесполезно.

Теперь пора вернуться к тому, чему мы научились в школе: « Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный ток»

Сделав несколько упрощающих выводов, мы понимаем, что конденсаторы в основном представляют собой короткое замыкание на высоких частотах емкостная часть «закорачивается» в цепи, и все напряжение падает на внутреннее сопротивление.

Преимущество этого метода в том, что нам даже не нужно знать ток, если мы знаем внутреннее сопротивление используемого источника сигнала, потому что теперь ESR и внутреннее сопротивление (источника) образуют делитель напряжения , отношение сопротивлений есть отношение падений напряжения, и зная три мы легко можем определить другое.

Осциллограф используется для измерения формы сигналов на входе и на конденсаторе.

Для осциллятора:

1. Таймер 555 – подходят как CMOS, так и биполярные, но CMOS рекомендуется для высоких частот

2. Потенциометр 100K – используется для настройки частоты

4. Керамический конденсатор 10 мкФ – развязывающий

Силовой каскад:

1. BC548 NPN биполярный транзистор

2. BC558 PNP биполярный транзистор – любые маленькие сигнальные транзисторы

3 9 с большим коэффициентом усиления (300 и выше) и несколько большим током (50мА+) будет работать нормально.

3. Базовый резистор 560 Ом

4. Выходной резистор 47 Ом — может быть любым от 10 Ом до 100 Ом.

Ниже приведена схема для этой цепи тестирования конденсатора –

Этот Схема ESR -метра можно разделить на два секции, 555 -й сцен .

1. Генератор 555:

Схема 555 представляет собой обычный нестабильный мультивибратор, который выдает прямоугольную волну с частотой несколько сотен килогерц. На этой частоте почти все конденсаторы действуют как короткозамкнутые. Потенциометр 100K позволяет настраивать частоту для получения минимально возможного напряжения на конденсаторе.

2. Блок питания:

Это способ решения другой проблемы. Мы могли бы напрямую подключить конденсатор к выходу таймера 555, но тогда нам нужно было бы точно знать выходной импеданс.

Для устранения этого используется двухтактный выходной каскад с последовательным резистором. Резистор обеспечивает выходное сопротивление.

Вот как выглядит полная аппаратная часть схемы измерителя ESR :

  ESR = (V  CAP  • R  Выход ) / (V  Выход  - V  CAP )