Измеритель ESR своими руками:все, что вы должны знать о самодельном измерителе ESR

Что касается DIY ESR Meter, у каждой профессии есть свой уникальный набор инструментов. В случае с электроникой у вас должны быть как минимум мультиметр, отвертка, резак, паяльник и провода.

Самое приятное то, что вы можете найти эти инструменты в любом магазине электроники и по доступной цене. Однако есть и другие важные, но дорогостоящие инструменты, которые вам понадобятся на пути к выборам.

И среди этих инструментов есть ESR-метр.

Итак, в этой статье мы покажем вам, как построить свой измеритель ESR с помощью готовой полосы/платы Vero с тем же результатом, что и измерители ESR на рынке.

Готовый? Давайте учиться!

Стрипборд

Что такое СОЭ?

Конденсаторы не застрахованы от деградации. Когда вы видите некоторые нежелательные эффекты, это происходит из-за эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). Почему? Конденсаторы имеют ограниченное внутреннее сопротивление из-за материалов, которые производители используют для их изготовления.

Кроме того, различные типы конденсаторов имеют разные диапазоны ESR. Поэтому крайне важно измерить эквивалентное последовательное сопротивление ваших конденсаторов.

Что такое СОЭ-метр?

Когда дело доходит до измерения конденсаторов, измерители емкости (цифровые или аналоговые) могут ввести вас в заблуждение. С помощью этого инструмента вы можете подумать, что неисправный конденсатор — это хорошо. Кроме того, если вы не проверите ESR на конденсаторе, вы пропустите неисправный конденсатор и не сможете его отремонтировать. Итак, вам понадобится измеритель ESR.

Измеритель ESR представляет собой двухконтактный измерительный прибор, основной целью которого является измерение ESR конденсаторов. Обычно неисправные конденсаторы имеют высокие показания ESR, которые невозможно измерить с помощью обычного цифрового измерителя емкости или мультиметра.

Это еще не все.

Вы можете использовать измеритель ESR, не удаляя конденсаторы из вашей схемы.

Вот лучшая часть.

Вы можете использовать ESR для других экспериментов, таких как проверка резисторов с низким сопротивлением, таких как 0,33 Ом и 0,22 Ом, обнаружение коротких замыканий на печатных платах, усилителях динамиков и проверка состояния как обычных, так и аккумуляторных батарей.

Как работает измеритель СОЭ?

На потери мощности в конденсаторах влияют различные факторы. Вы можете суммировать эти факторы как СОЭ. Чтобы полностью понять, как работает измеритель ESR, давайте взглянем на компоненты:

Осциллятор

Генератор отвечает за подачу сигнала переменного тока, необходимого для подачи тока через тестируемый конденсатор. Хороший пример схемы генератора работает на частоте примерно 100 кГц.

Кроме того, 100 кГц является отраслевым стандартом для измерения ESR. Одна секция этой схемы действует как генератор с фазовым сдвигом. Его легко реализовать, и он показывает отличное приближение к синусоиде.

Другая секция работает как усилитель и буфер. Благодаря тому, что фазосдвигающий генератор имеет высокое выходное сопротивление, эта секция предотвращает перегрузку схемы генератора. Кроме того, вы можете отрегулировать уровень сигнала 100 кГц с помощью потенциометра регулировки усиления.

Детектор СОЭ

Детектор ESR — это место, где происходит большая часть действий. Первая секция представляет собой преобразователь напряжения в ток, который преобразует сигнал частотой 100 кГц от генератора в размах тока около 7 мА.

Таким образом, вы можете подключить CUT (испытываемый конденсатор) внутри контура обратной связи этого каскада. Кроме того, вы можете сделать это с помощью двух соединительных клемм на передней панели, чтобы CUT получал одинаковый ток.

Раздел преобразования энергии

В этом разделе подход с однополярным питанием требует, чтобы вы предоставили виртуальную опорную землю для всего измерителя ESR. Итак, на этом этапе обычный трехвыводной регулятор напряжения (на входе) питает шину +5В.

С другой стороны, шина -5 В получает питание от красивого компонента, который выдает на вход постоянное напряжение, равное величине (но с обратной полярностью).

Как это работает

Схема ESR

Во-первых, TR1 на приведенной выше диаграмме и закрепленный NPN-транзистор создают простую обратную связь, которая запускает блокирующий генератор. Блокирующий генератор начинает колебаться на высокой частоте.

Кроме того, колебания создают постоянную величину напряжения на 5 витках вторичного трансформатора. Кроме того, генератор подает индуцированную высокую частоту на ГТЕ.

Кроме того, вы можете увидеть операционный усилитель, соединенный с низковольтным высокочастотным каналом. Плюс он там работает как усилитель напряжения.

Если ESR отсутствует или у вас исправный конденсатор, то мультиметр предложит полный прогиб. Таким образом, он показывает крошечное ESR конденсатора, которое, в свою очередь, падает до нуля для разных конденсаторов — с разными уровнями ESR.

Теперь более низкое ESR может привести к тому, что на входе инвертирующего датчика операционного усилителя будет накапливаться умеренно более высокий ток. Кроме того, он соответственно отображается на измерителе вместе с высокой степенью отклонения и наоборот.

Кроме того, старший транзистор BC547 работает как обычный коллектор напряжения и стабилизатор. По этой причине транзистор может обрабатывать каскад генератора с минимальным напряжением 1,5 вольта. Кроме того, другие электронные устройства рядом с CUT не будут подвергаться воздействию тестовой частоты измерителя ESR.

Кроме того, счетчик легко калибровать. Кроме того, если вы держите измерительные провода на низком уровне, предварительно установленное значение 100 кОм, близкое к измерителю мкА, будет регулироваться до тех пор, пока не будет достигнуто приемлемое отклонение шкалы измерителя.

После этого вы можете проверить различные конденсаторы с высокими значениями ESR на измерителе и примерно меньшими степенями отклонения.

Наконец, трансформатор стоит на ферритовом кольце. Также на схеме используется тонкий магнит с различными витками.

Как создать свой измеритель СОЭ

Схема ESR

В этом разделе приведенная выше схема — это то, что мы научимся делать. Схема получает питание от одной батареи 9В. Вы можете использовать недорогой LDO в качестве замены, чтобы получить максимальный срок службы батареи, поскольку напряжение со временем падает.

Плюс LM2936 не такой уж и дорогой и будет выполнять операции даже при падении до 5,5В. Кроме того, мы добавили светодиодный индикатор включения/выключения после переключателя, хотя мы не показали его на приведенной выше диаграмме.

Компоненты схемы

• C1- 100 мкФ
• C2 – 470PF
• C3 — 10 мкФ
• C4 — 0,1 мкФ
• C5 – 100 нф
• C8 – 100 нф
• R1 – 1 тыс.
• R2 – 10 тысяч.
• R3 – 150
• R4 – 12
• R5 – 12
• R6 – 27 тыс.
• R7 – 100 тыс.
• R8 – 2,2 K
• R9 – 100
• R10 — банк 10 000
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• Т1 — трансформатор 2.1
• D1 — IN4007
• D2-IN4007
• D3 — IN4148
• D4 — IN4148

Схема работы

Давайте посмотрим на некоторые иллюстрации, чтобы лучше понять, как работает эта схема. Итак, проиллюстрируем осциллограммами в точках 1, 2 и 3 с укороченным выводом ESR (0) и с высоким ESR (5,6) Ом. Здесь формы сигналов соответствуют связанным каналам и снимку осциллографа.

Кроме того, сигнал на выходе конденсаторно-резисторного делителя составляет около 232 мВ от пика к пику. Кроме того, транзистор умножает выходное значение более чем в 10 раз. Кроме того, канал 3 содержит отфильтрованный и выпрямленный сигнал (около 1,35 В).

Кривые с ESR (0)

Итак, вот как выглядит счетчик при полном истощении после регулировки потенциометра 10k.

Полное истощение СОЭ (0)

С другой стороны, если у конденсатора высокое ESR (5,6 Ом), его можно подключить к измерительным проводам. Таким образом, выходное напряжение точки 2 уменьшается, а также результирующий уровень постоянного тока в точке 3.

Осциллограммы с ESR (5,6 Ом)

Вот как выглядит измеритель при обеднении ESR =5,6 Ом.

Измеритель истощения ESR (5,6 Ом)

Построение цепи

Эта схема настолько проста, что для сборки можно использовать перфорированную плату. Хотя будет непросто найти подходящий сигнальный трансформатор для линий передачи T1/E1, он может оказаться у вас в корзине запчастей.

Прекрасной альтернативой и решением этой проблемы являются трансформаторы от импульсных блоков питания (блоки питания PC ATX). Другой альтернативой является большее передаточное отношение. Но есть одна загвоздка. Вам придется настроить резистор серии 150 Ом на более высокое значение.

Вот как выглядит полностью собранная схема:

Сборка цепи

После того, как вы собрали схему, вы можете выполнить окончательную сборку в металлическом корпусе. Кроме того, для подключения тестовых пробников можно использовать аудиоразъем и экранированный аудиокабель. Кроме того, вы должны подключить землю (экран) к металлическому корпусу.

Окончательная сборка схемы

Ограничения почти любого измерителя ESR

Вот некоторые ограничения любого измерителя ESR:

1. Если у вас есть какой-либо конденсатор с внутренним коротким замыканием, показания измерителя ESR заставят вас думать, что у него низкое значение ESR.

2. Измеритель не лучший вариант для проверки конденсаторов емкостью менее 30 мкФ. Если испытуемый конденсатор слишком мал, частота измеряемого реактивного сопротивления становится очень значимой. Таким образом, это приводит к чрезмерному повышению СОЭ.

3. Могут быть ошибки от длинных щупов КУТ. Как? Потому что ESR — это низкочастотный омметр.

Округление

Создание ESR — это простой и увлекательный проект. Самое приятное то, что вы можете добиться этого с помощью часто встречающихся деталей в электронной лаборатории. Измеритель ESR пригодится любому специалисту по ремонту электроники, любителям, дизайнерам и инженерам.

ESR — важная характеристика конденсаторов емкостью более 1 мкФ. Кроме того, вам понадобится тестер ESR, если вы хотите выполнить измерения, которые невозможно выполнить с помощью стандартного цифрового измерителя емкости.

Вот и все, что вам нужно знать об измерителях ESR и о том, как их создавать. Если у вас есть вопросы или предложения, свяжитесь с нами. Будем рады помочь.