Всъщност, както обещах отдавна, ще ви разкажа за най -простия ESR метър. В бъдеще ще пиша не ESR, а EPS (еквивалент серийно съпротивление), защото сте твърде мързеливи, за да превключите оформлението. И така, накратко, какво е EPS.
ERS може да бъде представен като резистор, свързан последователно с кондензатор.
На тази снимка - R. Всъщност, за работещ кондензатор, този индикатор се измерва в части от ома, за кондензатори малък капацитет(до 100μF) може да достигне 2-3 ома. Повече подробности за стойностите на ESR за добрите кондензатори могат да бъдат намерени в референтните данни на производителя. С течение на времето, поради изпаряването на електролита, това съпротивление се увеличава, което води до увеличаване на загубите на мощност. В резултат на това кондензаторът се нагрява повече, което допълнително ускорява изпаряването на електролита и води до загуба на капацитет.
В практиката на ремонти не е необходимо точно измерване на EPS. Достатъчно е да считате всеки кондензатор с ESR по-висок от 1-2 ома за дефектен. Това може да се счита за противоречиво твърдение, в интернет е доста лесно да се намерят цели таблици със стойности на ESR за кондензатори с различен капацитет. Много пъти обаче бях убеден, че приблизителна оценка е напълно достатъчна. Да не говорим за факта, че резултатите от измерването на ESR на същите кондензатори (нови), на същия производител, варират значително в зависимост от партидата, сезона и фазата на Луната.
Използвам обикновен метър на чип. Той е разработен от Манфред Морнхинвег. 
Дизайнът е доста прост, но привлекателен със своя неизискващ трансформатор. От недостатъците - скалата е "широка", в моя случай 0-20 -та. Съответно е необходима голяма измервателна глава, т.нар. "Магнитофони" (от индикаторите на нивото на магнетофоните) няма да работят - ще бъде неудобно за работа.
Като трансформатор, авторът навива две намотки 400 и 20 оборота върху феритен пръстен 19x16x5mm 2000NM. Можете обаче да направите много по -лесно - използвайте дежурен стаен трансформатор от всяко ATX захранване. Достатъчно е да замените R8 с многооборотен тример резистор 3296W със съпротивление 51k. С този резистор ще бъде възможно да се увеличи печалбата на инструменталния усилвател и да се компенсира недостатъчното съотношение на трансформация. LM7805 трябва да бъде заменен с LM1117-5, това ще намали консумацията на ток, плюс долният праг на захранващото напрежение ще падне до около 6.5V. Изисква се стабилизатор, в противен случай скалата ще плава в зависимост от захранващото напрежение. За храна използвах обичайната "Крона". Не забравяйте да поставите самата микросхема в гнездото!
Настройката на устройството се свежда до настройка "нула" и калибриране на скалата. За калибриране на скалата се използват резистори с ниско съпротивление с допустими отклонения от 0,5% и съпротивления от 0 до 2-5 Ohm. Калибрирането се извършва по следния начин - премахнете предпазно стъклоот индикаторната глава. Включваме устройството и измерваме съпротивлението на референтните резистори. Гледаме къде се отклонява стрелката и поставяме на това място върху скалата знак със съответното съпротивление. Така че маркираме скалата.
Измерените кондензатори с ниско напрежение (до 50-80 волта без проблеми) се разреждат от резистори R5, R6 и първичната намотка на трансформатора. "Мрежови" капацитети (тези, които са след диодния мост в импулсни захранвания) предварително се разреждам с устройство, направено от резистор 510 Ohm / 1W, игла от спринцовка, крокодил и корпус с гел писалка. На теория веригата R5-R6 също трябва да освобождава такива мощности, но на практика тя нокаутира TL062 :) Ето защо тя трябва да бъде инсталирана в гнездото, за да я замени бързо. Но е по -безопасно да се освободи капацитетът на "мрежата" предварително.
Като цяло това е много успешно устройство - евтино, просто, не придирчиво към трансформатора.
Еквивалентното серийно съпротивление (Equivalent Series Resistance - ESR), като един от значимите паразитни параметри на електролитни кондензатори, спечели широка популярност сред ремонтниците на електронно оборудване през последните години. ESR измервателните уреди и сондите се превърнаха в основни инструменти за много занаятчии, заедно с тестер или мултицет.
Увеличаването на ESR на кондензатор с няколко ома, а понякога с няколко десети от ома, може да бъде причина за неработоспособността на устройството, в което е инсталиран, което понякога не може да бъде открито от съществуващите измерватели на капацитет, които не са в състояние да се вземат предвид други параметри на кондензатора.
Обикновено в практиката за ремонт не се изисква специална точност при измерване на ESR, поради което забележимата грешка на сондите често не причинява неудобства при намирането на дефектни елементи и определянето на състоянието на кондензатора със сонда може да бъде опростено, за да се оцени качеството му според принципа - подходящ ли е или не за работа в конкретна единица на устройството.
Но трябва да се отбележи, че за кондензатори, работещи при високи импулсни токове, например в преобразувателни филтри, понякога се изисква по -обективна оценка на качеството и грешка в десети или дори стотни от ома може да бъде значителна.
Повечето от ESR инструментите и сондите, които са популярни и се използват в ремонтната практика, се основават на измерване на импеданса към променлив ток при честота 40 - 100 kHz. При честоти от този ред, за електролитни кондензатори с големи номинали, такива устройства ще показват стойности, които са възможно най -близки до стойността на ESR, което ще съставлява основната част от импеданса при тези честоти.
Недостатъкът на този метод е значителна грешка при измерване на малки номинални капацитети (по -малко от 10 uF), когато реактивното съпротивление на кондензатора при дадена честота е съизмеримо и може да надвишава ESR.
Тогава устройството ще покаже стойността на импеданса, а реалната стойност на ESR може да бъде няколко пъти по -малка.
Едно от изискванията по отношение на практичността на използване на ESR сонди е възможността да се правят измервания, без да се изважда кондензатора от платката. Следователно процесът на измерване трябва да се извършва при достатъчно нисък спад на напрежението в изпитания кондензатор, изключващ отключването на преходите на елементите на полупроводниковата верига.
В повечето случаи такива прости импедансни измервателни уреди се сглобяват от майсторите сами по схеми, разпространени в Интернет, но някой също прилага свои собствени дизайни, като взема предвид личните предпочитания по отношение на лекотата на използване или точността на измерване.
В продажба има както прости сонди с LED или индикация за набиране, така и измервателни уреди с цифрова скала с различна степен на сложност.
Няма нужда да се спираме подробно на принципите и методите за измерване на импеданса, има много такива дискусии и описания и те са лесни за намиране в Интернет. Но някои характеристики на отделните дизайни все още заслужават внимание.
Тази статия предлага да се разгледа един от начините за измерване на ESR и капацитета като отделни параметри на кондензатор.
Доста точен и неусложнен метод, който се използва в много аматьорски и индустриални устройства, е внедрен в Micro meter, който е популярен сред майсторите, които участват във форумите за ремонт на monitor.net.ru и monitor.espec.ws.
Ако тестваният кондензатор с капацитет ° Сзаряд от източник на постоянен ток Аз, напрежението на неговите клеми ще се увеличи линейно от стойността U Rспоред закона:
C dU / dt = I = const.
U R- спад на напрежението върху активното съпротивление на кондензатора (ESR).
В този случай капацитетът на кондензатора ще се определи с израза:
Изчисли U Rза изчисляване на ESR има няколко начина, например чрез съставяне на уравнение на права линия от две точки и намиране на Y координатата за нулева стойност на X, или геометрично, въз основа на съотношението на страни на такива триъгълници ...
Активното съпротивление на кондензатора (ESR) в този случай ще бъде:
За да се приложи този метод, не е необходимо да се използва ADC, праговите стойности на напрежението за управление на таймера се задават от сравнителите, а математическите изчисления на капацитета и ESR се извършват от микроконтролер с информация, показвана на LCD дисплея .
Някои от тези проекти използват по -прост, но по -малко точен метод за измерване на ESR.
Измерва се нивото на напрежение U Rчрез ADC в началния момент от времето.
Въпреки факта, че измервателният импулс е доста кратък (1-2 uS), кондензаторите с по-малък капацитет имат време да се заредят до по-висока стойност от кондензаторите голям капацитет, което създава известна грешка при измерване на ESR на различни номинални стойности на кондензатора.
Обърнете внимание, че DC ESR е относителна мярка за качеството на електролитен кондензатор.
Значителен компонент на ESR е диелектричната загуба, която се променя значително с честотата на променливия ток.
Има по -сложни и точни техники и методи за измерване, базирани на анализа на фазовото изместване в кондензатора. В този случай ESR се определя от произведението на импеданса и тангента на загубите.
Коментари и предложения са добре дошли!
Какъв е основният параметър за оценка на здравето на кондензаторите? Разбира се техният капацитет. Но с разпространението на импулсна технология с високо напрежение стана очевидно, че е необходимо да се обърне внимание на още един параметър, от който зависи надеждността и качеството на работа на импулсните преобразуватели - това е еквивалентното съпротивление на серията (ESR, на английски . ESR - еквивалентно последователно съпротивление). Използването на кондензатори с повишена стойност на ESR води до увеличаване на пулсациите на изходното напрежение в сравнение с изчислените стойности и до техния отказ поради повишено нагряване поради отделянето на топлина върху ESR, дори случаи на кипене на електролит, случай деформация, както и експлозии на кондензатор не са необичайни. Особеното проявление на отрицателното влияние на ESR в силовите импулсни преобразуватели е причинено от работа при високи токове на зареждане-разряд, както и от факта, че с увеличаване на работната честота ESR се увеличава. Наличието на ESR се обяснява с конструкцията на оксидния кондензатор и се дължи на съпротивлението на пластините, съпротивлението на клемите, съпротивлението на пренасяне на контактите между пластините и клемите, както и загубите в диелектричния материал . С течение на времето ESR на кондензатора се увеличава, което никак не е добре.ESR кондензатори от различни типове
Естествено, невъзможно е да се контролира еквивалентното съпротивление на кондензатора с обикновен омметър - тук е необходимо специално устройство. Има няколко прости дизайни ESR измервателни уреди, но ако желаете, можете да сглобите по -точен и удобен измервателен уред на микроконтролер. Например от списание Радио 7-2010.
Електрическа верига на ESR измервателния кондензатор
Attiny2313
Всички необходими файлове и фърмуер са в архива. След сглобяването и включването, включваме контрола за контраст, докато се появи LCD екраннадписи в два реда. Ако не е там, проверяваме инсталацията и коректността на фърмуера на ATtiny2313 MK. Ако всичко е наред - натиснете бутона "Калибриране" - фърмуерът ще бъде коригиран за скоростта на реакция на входната част на глюкомера. След това ще ви трябват няколко нови висококачествени електролитни кондензатора с капацитет 220 ... 470 uF от различни партиди, най -доброто от всичко - за различни напрежения. Свързваме всеки от тях към входните гнезда на устройството и започваме да избираме резистора R2 в рамките на 100 ... 470 ома (имам 300 ома; можете временно да приложите константа + тримерна верига), така че стойността на капацитета на LCD дисплея екранът е приблизително подобен на рейтинга на кондензатора ... Засега не си струва да се стремим към голяма точност - тя все пак ще бъде коригирана; след това проверете и с други кондензатори.
За да настроите ESR метър, имате нужда от таблица с типични стойности на този параметър за различни кондензатори. Препоръчително е да залепите този етикет върху корпуса на устройството под дисплея.
Следващата таблица показва максималните стойности на еквивалентното серийно съпротивление за електролитни кондензатори. Ако е по -висок за измерения кондензатор, той вече не може да се използва за работа в изглаждащия филтър на токоизправителя:
Свързваме 220 μF кондензатор и чрез лек подбор на съпротивлението на резисторите R6, R9, R10 (на схемата и на моята монтажна чертеж, те са обозначени със звездички), постигаме показанията на Esr, близки до посочените в маса. Проверяваме всички налични подготвени еталонни кондензатори, вкл. вече е възможно да се използват кондензатори от 1 до 100 μF.
Тъй като същият участък от веригата се използва за измерване на капацитета на кондензаторите от 150 μF и за ESR метър, след избиране на съпротивлението на тези резистори, точността на показанията на капацитетния измервател ще се промени леко. Сега можете да регулирате съпротивлението на резистора R2, за да направите тези показания по -точни. С други думи, трябва да изберете съпротивлението R2 - за да изясните показанията на измервателя на капацитета, като регулирате резисторите в делителя на компаратора - за да изясните показанията на ESR метра. Освен това трябва да се даде приоритет на вътрешния измервателен уред.
Сега трябва да конфигурирате измервателя на кондензатора за диапазона 0,1 ... 150 μF. Тъй като за това във веригата е предвиден отделен източник на ток, измерването на капацитета на такива кондензатори може да бъде много точно. Свързваме малки кондензатори към входните гнезда на устройството и, като избираме съпротивлението R1 в рамките на 3,3 ... 6,8 kΩ, постигаме най -точните показания. Това може да бъде постигнато, ако като еталон се използват не електролитни, а високоточни кондензатори K71-1 с капацитет 0,15 μF с гарантирано отклонение 0,5 или 1%.
Когато сглобих този ESR метър, веригата стартира веднага, беше необходимо само калибриране. Този измервателен уред е помагал многократно при ремонт на захранващ блок, така че устройството се препоръчва за сглобяване. Схемата е разработена от - DesAlex , събрани и тествани: sterc .
Обсъдете статията ESR METER НА МИКРОКОНТРОЛЕР
Какво е ESR?
Теория
СУЕ- Еквивалентно последователно съпротивление - един от параметрите на кондензатор, характеризиращ неговите активни загуби в AC веригата. В еквивалент, той може да бъде представен като резистор, свързан последователно с кондензатор, чието съпротивление се определя главно от диелектричните загуби, както и от съпротивлението на плочите, вътрешните контактни връзки и кондензаторните клеми. В съкращението на руски език - Equivalent Series Resistance - EPS.
Диелектричните загуби поради особеностите на неговата поляризация съставляват по -голямата част от загубите в кондензатора и се определят от материала, както и от дебелината на диелектричния слой.В електролитни кондензатори значителна част от ESR е съпротивлението на течния електролит, който се използва като съставна част на една от плочите, за да се осигури максималната контактна площ с диелектрика.Ако съпротивлението на електролита в кондензатора се счита за проводник със сечение, равно на площта на една от плочите и дължина на проводника, приблизително равна на дебелината на импрегнираната хартия, може да се приеме, че това стойността ще бъде относително малка. В реалните средно големи кондензатори типичната стойност е 0,01 Ω при 20 ° C. Но трябва да се има предвид, че за кондензатори с голям капацитет, използвани във филтри на токоизправители за SMPS при работна честота от порядъка на 100 kHz, когато неговото реактивно съпротивление се измерва в хилядни от ома, тази стойност ще бъде доста големи загуби . Стойността на диелектричните загуби при такива честоти в електролитните кондензатори на SMPS филтри обикновено е няколко пъти по -висока и само в най -добрите случаи може да бъде приблизително равна или дори по -малка от загубите в електролита.
Съпротивлението на електролита зависи значително от температурата поради промени в степента на неговия вискозитет и подвижността на йони. По време на работа диелектрикът и електролитът се нагряват чрез променлив ток и следователно съпротивлението на електролита може значително да намалее, тогава ESR на кондензатора ще се определя главно от неговите диелектрични загуби.В случаите на нагряване до точката на кипене електролитът губи първоначалните си свойства и при последващо охлаждане става по -вискозен, което значително увеличава неговото съпротивление. По -нататъшната работа ще доведе до още по -голямо нагряване и влошаване на качеството на електролита, което впоследствие ще доведе до непригодност на кондензатора за по -нататъшна работа в устройството.Обикновено дефектните електролитни кондензатори, в които електролитът кипи, се идентифицират визуално чрез подут и без налягане корпус.
За надеждността на работата на електролитни кондензатори е много важно правилен изборвида, номинала и максималното напрежение в зависимост от режимите. За филтри на преобразуватели, работещи на честоти десетки килохерца, производителите произвеждат специални кондензатори с ниска ESR и посочват променливотоковия импеданс (импеданс Z) за всички стойности в таблиците. Видът на такива кондензатори е придружен от маркировка в техническата документация - Нисък импедансили Ниска СУЕ.
Практикувайте
Електролитичните кондензатори вероятно са единствените електронни компоненти, които страдат от изсушаване. Ако имате някакво електронно устройство, което работи в продължение на много години, но внезапно е спряло да функционира правилно, има голяма вероятност един или повече от електролитните кондензатори вътре в него да са се разградили и да са причинили проблема. Електролитичните кондензатори се провалят по няколко начина: те могат да станат електропроводими, причинявайки D.C.през тях, което дори може да ги взриви. Те могат да намалят капацитета си. Но най -често тяхното равностойно съпротивление се увеличава, което е много нежелателно.
СУЕЕлектролитен кондензатор обикновено е фракции от ом за кондензатори с ниско напрежение (като 1000µF, 16V) и може да бъде два или три ома за нисък капацитет и високо работно напрежение (1uF, 450V). С остаряването на кондензатора това съпротивление се увеличава и често поради това оборудването напълно спира да функционира. Много често кондензаторите увеличават ESR до 100 пъти над нормалното им съпротивление, докато капацитетът им остава добър! При измерване на капацитета те ще покажат стойност, близка до правилната, но вече не могат да се използват! ESR измервателните уреди и сондите се използват за анализ на състоянието на кондензатора.ESR метърможе да тества кондензатори дори когато са във верига. Други части, свързани паралелно с него, ще имат минимален ефект върху измерването. Колко съпротивление трябва да има един или друг работещ кондензатор - вижте в маса. Това са характеристиките, които правят ESR метърнезаменим инструмент за диагностика и ремонт на електронно оборудване.
Повечето слаба точкавъв всяка радио верига има електролитни кондензатори, които са обект на постоянно изсушаване. И колкото повече течения преминават през тях, толкова по -бърз е този процес. Няма да е възможно да се определи лош кондензатор с обикновен омметър, поради което е необходимо специално устройство - esr метър.Електрическа верига esr измервател на кондензатор
Печатни платки - чертеж
В типична схема може да има 10 или дори 100 кондензатора. Запояването на всеки един за тестване е много досадно и има висок риск от повреда на платката. Този тестер използва ниско напрежение (250mV) висока честота (150kHz) и е в състояние да измерва ESR на кондензаторите точно във веригата. Напрежението е избрано достатъчно ниско, така че другите околни радиоелементи на веригата да не повлияят на резултатите от измерването. И ако случайно изпитате зареден кондензатор, това няма значение. Този измервател може да издържи до 400V заряд на кондензатор. Опитът показва, че ESR метър открива около 95% от потенциалните проблемни кондензатори.
Характеристики на устройството
- Тест за електролитен кондензатор> 1uF.
- Полярността не е важна за тестване.
- Той предава заряда на кондензатори до 400V.
- Ниска консумация на ток от батерията - около 25 mA.
- Лесни за четене данни от аналоговия измервателен уред.
- Измерва ESR в диапазона от 0-75 Ohm по разширена скала с помощта на омметър.
Как да използвате ESR метър
Включете устройството. Уверете се, че тестваната верига не е под напрежение. Разредете кондензатора преди тестване - ESR метърът не прави това автоматично. Късо съединение на проводниците на кондензатора и ги задръжте там за няколко секунди. Използвайте волтметър, за да се уверите, че кондензаторът е напълно разреден. Волтметърът трябва да отчита нула. Докоснете сондите за измерване на ESR до кондензатора. Определете ESR. Дали стойността на ESR е приемлива се определя чрез сравняване на измерената ESR с референтните данни. Вижте тази таблица
