En fait, comme je l'avais promis il y a longtemps, je vais vous parler du compteur ESR le plus simple. A l'avenir, je n'écrirai pas ESR, mais EPS (équivalent résistance série), car vous êtes trop paresseux pour changer de mise en page. Et donc, brièvement, qu'est-ce que l'EPS.
ERS peut être représenté comme une résistance connectée en série avec un condensateur.
Dans cette image - R. En fait, pour un condensateur de travail, cet indicateur est mesuré en fractions d'Ohm, pour les condensateurs petite capacité(jusqu'à 100μF) peut atteindre 2-3 ohms. Plus de détails sur les valeurs ESR pour de bons condensateurs peuvent être trouvés dans les données de référence du fabricant. Au fil du temps, du fait de l'évaporation de l'électrolyte, cette résistance augmente, ce qui entraîne une augmentation des pertes de puissance. En conséquence, le condensateur chauffe davantage, ce qui accélère encore l'évaporation de l'électrolyte et entraîne une perte de capacité.
Dans la pratique des réparations, une mesure précise de l'EPS n'est pas nécessaire. Il suffit de considérer comme défectueux tout condensateur avec une ESR supérieure à 1-2 ohms. Cela peut être considéré comme une déclaration controversée, sur Internet, il est assez facile de trouver des tableaux entiers avec des valeurs ESR pour des condensateurs de différentes capacités. Cependant, j'ai été convaincu à maintes reprises qu'une estimation approximative suffit amplement. Sans compter que les résultats de mesure de l'ESR des mêmes condensateurs (neufs), du même fabricant, varient fortement selon le lot, la saison et la phase de la lune.
J'utilise un simple compteur sur une puce d'un sou. Il a été développé par Manfred Mornhinweg. 
Le design est assez simple, mais attrayant pour son transformateur peu exigeant. Parmi les lacunes - l'échelle est "large", dans mon cas 0-20e. En conséquence, une grande tête de mesure est nécessaire, ce qu'on appelle. Les "magnétophones" (à partir des indicateurs de niveau des magnétophones) ne fonctionneront pas - il ne sera pas pratique de travailler.
En tant que transformateur, l'auteur a enroulé deux enroulements 400 et 20 tours sur un anneau de ferrite 19x16x5mm 2000NM. Cependant, vous pouvez faire beaucoup plus facilement - utilisez un transformateur de salle d'infirmières à partir de n'importe quelle alimentation ATX. Il suffit de remplacer R8 par une résistance de trimmer multi-tours 3296W avec une résistance de 51k. Avec cette résistance, il sera possible d'augmenter le gain de l'amplificateur d'instrumentation et de compenser le rapport de transformation insuffisant. LM7805 doit être remplacé par LM1117-5, cela réduira la consommation de courant, et le seuil de tension d'alimentation inférieur tombera à environ 6,5V. Un stabilisateur est nécessaire, sinon l'échelle flottera en fonction de la tension d'alimentation. Pour la nourriture, j'ai utilisé la "Krona" habituelle. Assurez-vous de mettre le microcircuit lui-même dans la prise !
La configuration de l'appareil se réduit à la mise à "zéro" et à l'étalonnage de la balance. Pour l'étalonnage de la balance, des résistances à faible résistance avec des tolérances de 0,5% et des résistances de 0 à 2-5 Ohm sont utilisées. L'étalonnage est effectué comme suit - retirez verre de sécurité de la tête indicatrice. Nous allumons l'appareil et mesurons la résistance des résistances de référence. Nous regardons où la flèche dévie et mettons une marque avec la résistance correspondante à cet endroit sur l'échelle. Nous marquons donc l'échelle.
Les condensateurs basse tension mesurés (jusqu'à 50-80 volts sans problème) sont déchargés par les résistances R5, R6 et l'enroulement primaire du transformateur. Capacités "réseau" (celles qui se situent après le pont de diodes dans les alimentations pulsées) Je pré-décharge avec un appareil constitué d'une résistance de 510 Ohm/1W, d'une aiguille de seringue, d'un crocodile et d'un corps de stylo gel. En théorie, la chaîne R5-R6 devrait également décharger de telles capacités, mais en pratique, elle assomme TL062 :) C'est pourquoi elle doit être installée dans la prise pour la remplacer rapidement. Mais il est plus sûr de décharger d'abord la capacité "réseau".
En général, c'est un appareil très réussi - bon marché, simple, pas pointilleux sur le transformateur.
La résistance série équivalente (résistance série équivalente - ESR), en tant que l'un des paramètres parasites importants des condensateurs électrolytiques, a gagné en popularité parmi les réparateurs d'équipements électroniques ces dernières années. Les compteurs et sondes ESR sont devenus un outil indispensable pour de nombreux artisans, avec un testeur ou un multimètre.
Une augmentation de l'ESR d'un condensateur de quelques Ohms, et parfois de plusieurs dixièmes d'Ohm, peut être la cause de l'inopérabilité de l'appareil dans lequel il est installé, ce qui parfois ne peut être détecté par les capacimètres existants qui ne sont pas capable de prendre en compte d'autres paramètres du condensateur.
Habituellement, dans la pratique de la réparation, une précision particulière dans la mesure de l'ESR n'est pas requise. Par conséquent, l'erreur perceptible des sondes ne gêne souvent pas la recherche d'éléments défectueux et la détermination de l'état d'un condensateur avec une sonde peut être simplifiée pour évaluer sa qualité en fonction de au principe de savoir s'il convient ou non à un fonctionnement dans une unité spécifique de l'appareil.
Mais il est à noter que pour les condensateurs fonctionnant à des courants impulsionnels élevés, par exemple dans les filtres convertisseurs, une évaluation de la qualité plus objective est parfois requise, et une erreur en dixièmes voire centièmes d'Ohm peut être importante.
La plupart des instruments et sondes ESR populaires et utilisés dans la pratique de la réparation sont basés sur la mesure de l'impédance du courant alternatif à une fréquence de 40 à 100 kHz. Aux fréquences de cet ordre, pour les condensateurs électrolytiques de grandes puissances, de tels dispositifs afficheront des valeurs aussi proches que possible de la valeur ESR, qui constitueront l'essentiel de l'impédance à ces fréquences.
L'inconvénient de cette méthode est une erreur significative lors de la mesure de petites capacités nominales (moins de 10 uF), lorsque la réactance du condensateur à une fréquence donnée est proportionnelle et peut dépasser l'ESR.
Ensuite, l'appareil affichera la valeur d'impédance et la valeur ESR réelle peut être plusieurs fois inférieure.
L'une des exigences en termes de praticité d'utilisation des sondes ESR est la possibilité de prendre des mesures sans retirer le condensateur de la carte. Par conséquent, le processus de mesure doit avoir lieu à une chute de tension suffisamment faible aux bornes du condensateur testé, excluant le déverrouillage des transitions des éléments du circuit semi-conducteur.
Dans la plupart des cas, ces impédancemètres simples sont assemblés par des maîtres seuls selon les schémas répandus sur Internet, mais quelqu'un applique également ses propres conceptions, en tenant compte des préférences personnelles en termes de facilité d'utilisation ou de précision de mesure.
En vente, il existe à la fois des sondes simples avec indication LED ou à cadran et des compteurs avec une échelle numérique de différents degrés de complexité.
Il n'est pas nécessaire de s'attarder sur les principes et les méthodes de mesure d'impédance en détail, il existe de nombreuses discussions et descriptions de ce type et elles sont faciles à trouver sur Internet. Mais certaines caractéristiques des structures individuelles peuvent encore mériter l'attention.
Cet article propose d'examiner l'une des façons de mesurer l'ESR et la capacité, en tant que paramètres distincts d'un condensateur.
Une méthode assez précise et simple, utilisée dans de nombreux appareils amateurs et industriels, est mise en œuvre dans le compteur Micro, qui est populaire parmi les maîtres qui participent aux forums de réparation monitor.net.ru et monitor.espec.ws.
Si le condensateur testé avec une capacité C charge à partir d'une source de courant constant je, la tension à ses bornes augmentera linéairement à partir de la valeur U R selon la loi :
C dU / dt = I = const.
U R- chute de tension aux bornes de la résistance active du condensateur (ESR).
Dans ce cas, la capacité du condensateur sera déterminée par l'expression :
Calculer U R Il existe plusieurs façons de calculer l'ESR, par exemple en composant une équation d'une ligne droite par deux points et en trouvant la coordonnée Y pour une valeur zéro de X, ou géométriquement, en fonction du rapport d'aspect de tels triangles ...
La résistance active du condensateur (ESR) dans ce cas sera :
Pour mettre en œuvre cette méthode, il n'est pas nécessaire d'utiliser un CAN, les valeurs de tension de seuil pour contrôler la minuterie sont définies par des comparateurs et les calculs mathématiques de la capacité et de l'ESR sont effectués par un microcontrôleur avec des informations affichées sur l'écran LCD .
Certaines de ces conceptions utilisent une méthode plus simple mais moins précise pour mesurer l'ESR.
Le niveau de tension est mesuré U R au moyen de l'ADC à l'instant initial.
Malgré le fait que l'impulsion de mesure soit plutôt courte (1-2 uS), les condensateurs de plus petite capacité ont le temps de se charger à une valeur plus élevée que les condensateurs grande capacité, ce qui crée une erreur dans la mesure de l'ESR de différentes capacités de condensateur.
Notez que le DC ESR est une mesure relative de la qualité d'un condensateur électrolytique.
Une composante importante de l'ESR est la perte diélectrique, qui change considérablement avec la fréquence du courant alternatif.
Il existe des techniques et des méthodes de mesure plus complexes et plus précises basées sur l'analyse du déphasage dans le condensateur. Dans ce cas, l'ESR est déterminé par le produit de l'impédance et de la tangente de perte.
Les commentaires et suggestions sont les bienvenus !
Quel est le paramètre principal pour évaluer la santé des condensateurs ? Bien sûr leur capacité. Mais avec la propagation de la technologie haute tension pulsée, il est devenu évident qu'il fallait faire attention à un paramètre supplémentaire, dont dépendent la fiabilité et la qualité de fonctionnement des convertisseurs d'impulsions - c'est la résistance série équivalente (ESR). ESR - résistance série équivalente). L'utilisation de condensateurs avec une valeur ESR augmentée conduit à une augmentation de l'ondulation de la tension de sortie par rapport aux valeurs calculées, et à leur défaillance en raison d'un échauffement accru dû au dégagement de chaleur sur l'ESR, même en cas d'ébullition de l'électrolyte, cas les déformations, ainsi que les explosions de condensateurs ne sont pas rares. La manifestation particulière de l'influence négative de l'ESR dans les convertisseurs d'impulsions de puissance est causée par le travail à des courants de charge-décharge élevés, ainsi que par le fait qu'avec une augmentation de la fréquence de fonctionnement, l'ESR augmente. La présence d'ESR s'explique par la conception du condensateur à oxyde et est due à la résistance des plaques, la résistance des bornes, la résistance de transfert des contacts entre les plaques et les bornes, ainsi que les pertes dans le matériau diélectrique . Au fil du temps, l'ESR du condensateur augmente, ce qui n'est pas bon du tout.Condensateurs ESR de différents types
Naturellement, il est impossible de contrôler la résistance série équivalente du condensateur avec un ohmmètre ordinaire - un dispositif spécial est nécessaire ici. Il y a plusieurs dessins simples Compteurs ESR, mais si vous le souhaitez, vous pouvez assembler un compteur plus précis et plus pratique sur un microcontrôleur. Par exemple, du magazine Radio 7-2010.
Circuit de compteur ESR de condensateur
Attiny2313
Tous les fichiers et micrologiciels nécessaires sont dans l'archive. Après l'assemblage et l'allumage, nous tournons le contrôle de contraste jusqu'à ce qu'il apparaisse écran LCD inscriptions sur deux lignes. S'il n'y est pas, nous vérifions l'installation et l'exactitude du firmware ATtiny2313 MK. Si tout va bien - appuyez sur le bouton "Calibration" - le firmware sera corrigé pour la vitesse de réponse de la partie d'entrée du compteur. Ensuite, vous aurez besoin de plusieurs nouveaux condensateurs électrolytiques de haute qualité d'une capacité de 220 ... 470 uF de différents lots, le meilleur de tous - pour différentes tensions. Nous connectons l'un d'eux aux prises d'entrée de l'appareil et commençons à sélectionner la résistance R2 dans les 100 ... 470 ohms (j'ai 300 ohms; vous pouvez temporairement appliquer une chaîne constante + trimmer) afin que la valeur de capacité sur l'écran LCD l'écran est approximativement similaire à la valeur nominale du condensateur ... Pour le moment, cela ne vaut pas la peine de rechercher une grande précision - cela sera toujours corrigé; puis vérifiez également avec d'autres condensateurs.
Pour configurer un compteur ESR, vous avez besoin d'un tableau avec les valeurs typiques de ce paramètre pour différents condensateurs. Il est recommandé de coller cette étiquette sur le corps de l'appareil sous l'écran.
La plaque suivante montre les valeurs maximales de la résistance série équivalente pour les condensateurs électrolytiques. S'il est plus élevé pour le condensateur mesuré, alors il ne peut plus être utilisé pour travailler dans le filtre de lissage du redresseur :
On connecte un condensateur de 220 μF et, par une légère sélection de la résistance des résistances R6, R9, R10 (sur le schéma et sur mon plan de montage, elles sont indiquées par des astérisques), on obtient des lectures Esr proches de celles indiquées dans le table. Nous vérifions tous les condensateurs de référence préparés disponibles, incl. il est déjà possible d'utiliser des condensateurs de 1 à 100 F.
Étant donné que la même section du circuit est utilisée pour mesurer la capacité des condensateurs à partir de 150 F et pour le compteur ESR, après avoir sélectionné la résistance de ces résistances, la précision des lectures du compteur de capacité changera légèrement. Vous pouvez maintenant ajuster la résistance de la résistance R2 pour rendre ces lectures plus précises. En d'autres termes, vous devez sélectionner la résistance R2 - pour clarifier les lectures du capacimètre, en ajustant les résistances dans le diviseur du comparateur - pour clarifier les lectures du compteur ESR. De plus, la priorité doit être donnée au résistimètre interne.
Vous devez maintenant configurer le condensateur mètre pour la plage 0,1 ... 150 μF. Puisqu'une source de courant séparée est prévue pour cela dans le circuit, la mesure de la capacité de ces condensateurs peut être rendue très précise. Nous connectons de petits condensateurs aux prises d'entrée de l'appareil et, en sélectionnant la résistance R1 entre 3,3 ... 6,8 kΩ, nous obtenons les lectures les plus précises. Ceci peut être réalisé si, comme référence, on utilise des condensateurs K71-1 non électrolytiques, mais de haute précision d'une capacité de 0,15 F avec un écart garanti de 0,5 ou 1%.
Lorsque j'ai assemblé ce compteur ESR, le circuit a démarré immédiatement, seul l'étalonnage était nécessaire. Ce compteur a aidé à plusieurs reprises lors de la réparation d'un bloc d'alimentation, c'est pourquoi l'appareil est recommandé pour l'assemblage. Le schéma a été développé par - DesAlex , collecté et testé : sterc .
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Qu'est-ce que l'ESR ?
Théorie
RSE- Résistance série équivalente - l'un des paramètres d'un condensateur, caractérisant ses pertes actives dans le circuit alternatif. En équivalent, il peut être représenté comme une résistance connectée en série avec un condensateur, dont la résistance est déterminée principalement par les pertes diélectriques, ainsi que par la résistance des plaques, des connexions de contact internes et des bornes du condensateur. Dans l'abréviation en langue russe - Résistance de série équivalente - EPS.
Les pertes diélectriques dues aux particularités de sa polarisation constituent l'essentiel des pertes dans le condensateur et sont déterminées par le matériau, ainsi que par l'épaisseur de la couche diélectrique.Dans les condensateurs électrolytiques, une partie importante de l'ESR est la résistance de l'électrolyte liquide, qui est utilisé comme constituant de l'une des plaques pour assurer une surface de contact maximale avec le diélectrique.Si la résistance de l'électrolyte dans le condensateur est considérée comme un conducteur de section égale à l'aire de l'une des plaques et d'une longueur de conducteur approximativement égale à l'épaisseur du papier imprégné, on peut supposer que cela valeur sera relativement faible. Dans les vrais condensateurs de taille moyenne, la valeur typique est de 0,01Ω à 20 ° C. Mais, il faut garder à l'esprit que pour les condensateurs de grande capacité utilisés dans les filtres des redresseurs pour SMPS à une fréquence de fonctionnement de l'ordre de 100 kHz, lorsque sa réactance est mesurée en millièmes d'Ohm, cette valeur sera des pertes assez importantes . La valeur des pertes diélectriques à de telles fréquences dans les condensateurs électrolytiques des filtres SMPS est généralement plusieurs fois supérieure, et ce n'est que dans les meilleurs cas qu'elle peut être approximativement égale ou même inférieure aux pertes dans l'électrolyte.
La résistance de l'électrolyte dépend de manière significative de la température en raison des changements dans le degré de sa viscosité et de la mobilité des ions. Pendant le fonctionnement, le diélectrique et l'électrolyte sont chauffés par un courant alternatif, et donc la résistance de l'électrolyte peut diminuer considérablement, alors l'ESR du condensateur sera déterminé principalement par ses pertes diélectriques.En cas de chauffage jusqu'au point d'ébullition, l'électrolyte perd ses propriétés d'origine et, lors d'un refroidissement ultérieur, devient plus visqueux, ce qui augmente considérablement sa résistance. Un fonctionnement ultérieur entraînera un échauffement encore plus important et une détérioration de la qualité de l'électrolyte, ce qui entraînera par la suite l'inadéquation du condensateur pour un fonctionnement ultérieur dans l'appareil.Habituellement, les condensateurs électrolytiques défectueux, dans lesquels l'électrolyte bout, sont identifiés visuellement par un boîtier gonflé et sans pression.
Pour la fiabilité du fonctionnement des condensateurs électrolytiques, il est très important bon choix son type, son calibre et sa tension maximale selon les modes. Pour les filtres des convertisseurs fonctionnant à des fréquences de plusieurs dizaines de kilohertz, les fabricants produisent des condensateurs spéciaux à faible ESR et indiquent l'impédance alternative (impédance Z) pour toutes les valeurs nominales dans les tableaux. Le type de ces condensateurs est accompagné d'une marque dans la documentation technique - Faible impédance ou Faible ESR.
S'entraîner
Les condensateurs électrolytiques sont probablement les seuls composants électroniques qui souffrent du dessèchement. Si vous avez un appareil électronique qui a fonctionné au fil des ans mais qui a soudainement cessé de fonctionner correctement, il y a de fortes chances qu'un ou plusieurs des condensateurs électrolytiques à l'intérieur se soient dégradés et soient à l'origine du problème. Les condensateurs électrolytiques tombent en panne de plusieurs manières : ils peuvent devenir électriquement conducteurs, provoquant D.C.à travers eux, ce qui pourrait même les faire exploser. Ils peuvent diminuer en capacité. Mais le plus souvent leur résistance série équivalente augmente, ce qui est très indésirable.
RSE Un condensateur électrolytique mesure généralement des fractions d'ohm pour les condensateurs basse tension (tels que 1000 µF, 16 V), et peut être de deux ou trois ohms pour une faible capacité et une tension de fonctionnement élevée (1 uF, 450 V). À mesure qu'un condensateur vieillit, cette résistance augmente, et souvent à cause de cela, l'équipement cesse complètement de fonctionner. Très souvent, les condensateurs augmenteront l'ESR jusqu'à 100 fois leur résistance normale, alors que leur capacité reste bonne ! En mesurant la capacité, ils afficheront une valeur proche de la bonne, mais ils ne sont plus utilisables ! Les compteurs et sondes ESR sont utilisés pour analyser l'état du condensateur.Compteur ESR peut tester les condensateurs même lorsqu'ils sont dans un circuit. D'autres pièces connectées en parallèle auront un effet minime sur la mesure. Quelle résistance l'un ou l'autre des condensateurs réparables devrait avoir - voir dans table. Ce sont les caractéristiques qui font Compteur ESR un outil indispensable pour le diagnostic et la réparation des équipements électroniques.
Plus point faible dans tout circuit radio se trouvent des condensateurs électrolytiques, qui sont soumis à un dessèchement constant. Et plus les courants les traversent, plus ce processus est rapide. Il ne sera pas possible de déterminer un mauvais condensateur avec un ohmmètre ordinaire, un appareil spécial est donc nécessaire - un compteur esr.Condensateur esr de circuit électrique
Circuits imprimés - dessin
Dans un circuit typique, il peut y avoir 10 voire 100 condensateurs. Souder chacun pour tester est très fastidieux et il y a un risque élevé d'endommager la carte. Ce testeur utilise une basse tension (250 mV) haute fréquence (150 kHz) et est capable de mesurer l'ESR des condensateurs directement dans le circuit. La tension est choisie suffisamment basse pour que les autres radioéléments environnants du circuit n'affectent pas les résultats de mesure. Et si vous rencontrez un condensateur chargé, cela n'a pas d'importance. Ce compteur peut supporter une charge de condensateur jusqu'à 400V. L'expérience a montré qu'un compteur ESR détecte environ 95% des condensateurs potentiellement problématiques.
Caractéristiques de l'appareil
- Test de condensateur électrolytique> 1uF.
- La polarité n'est pas importante pour les tests.
- Il transfère la charge des condensateurs jusqu'à 400V.
- Faible consommation de courant de la batterie - environ 25 mA.
- Données de compteur analogiques faciles à lire.
- Mesure l'ESR dans la plage de 0 à 75 Ohm sur une échelle étendue à l'aide d'un ohmmètre.
Comment utiliser un compteur ESR
Allumez l'appareil. Assurez-vous que le circuit testé n'est pas sous tension. Déchargez le condensateur avant le test - le compteur ESR ne le fait pas automatiquement. Court-circuitez les fils du condensateur et maintenez-les là pendant quelques secondes. Utilisez un voltmètre pour vous assurer que le condensateur est complètement déchargé. Le voltmètre doit indiquer zéro. Mettez les sondes du compteur ESR en contact avec le condenseur. Déterminer l'ESR. L'acceptabilité de la valeur ESR est déterminée en comparant l'ESR mesurée avec les données de référence. Voir ce tableau
