En fait, comme je l'ai promis il y a longtemps, je vais vous parler du compteur ESR le plus simple. A l'avenir j'écrirai non pas ESR, mais EPS (équivalent résistance en série), parce que je suis trop paresseux pour changer de mise en page. Et donc, brièvement, qu’est-ce que l’EPS.
L'EPS peut être représenté comme une résistance connectée en série avec un condensateur.
Sur cette image - R. En fait, pour un condensateur fonctionnel, cet indicateur est mesuré en fractions d'Ohm, pour les condensateurs petite capacité(jusqu'à 100 microfarads) peut atteindre 2-3 ohms. Des valeurs ESR plus détaillées pour les condensateurs réparables peuvent être trouvées dans les données de référence des fabricants. 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 le processus d'évaporation de l'électrolyte et entraîne une perte de capacité.
En pratique, une mesure précise de l’ESR n’est pas nécessaire lors des réparations. Il suffit de considérer comme défectueux tout condensateur avec un ESR supérieur à 1-2 Ohms. Cela peut être considéré comme une déclaration controversée : sur Internet, il est assez facile de trouver des tableaux complets avec des valeurs ESR pour des condensateurs de différentes capacités. Cependant, j'ai été convaincu à plusieurs reprises qu'une estimation approximative était tout à fait suffisante. Sans compter que les résultats de mesure de l'ESR des mêmes condensateurs (neufs), du même fabricant, varient considérablement en fonction du lot, de la période de l'année et de la phase de la lune.
J'utilise un simple compteur sur une puce à un sou. Il a été conçu par Manfred Mornhinweg. 
La conception est assez simple, mais attrayante en raison de la nature peu exigeante du transformateur. L’un des inconvénients est que l’échelle s’avère « large », dans mon cas 0-20. En conséquence, une grande tête de mesure est nécessaire, ce qu'on appelle. Le « magnétophone » (à partir des indicateurs de niveau du magnétophone) ne fonctionnera pas - il sera gênant de travailler.
En tant que transformateur, l'auteur a enroulé deux enroulements de 400 et 20 tours sur un anneau de ferrite de 19x16x5mm 2000NM. Cependant, vous pouvez le faire beaucoup plus simplement : utilisez un transformateur de service provenant de n'importe quelle alimentation ATX. Il suffit de remplacer R8 par une résistance multitours de réglage 3296W avec une résistance de 51k. Grâce à cette résistance, il sera possible d'augmenter le gain de l'amplificateur d'instrumentation et de compenser le rapport de transformation insuffisant. Le LM7805 doit être remplacé par le LM1117-5, cela réduira la consommation de courant et le seuil inférieur de la tension d'alimentation chutera à environ 6,5 V. Un stabilisateur est nécessaire, sinon la balance flottera en fonction de la tension d'alimentation. Pour la nourriture, j’ai utilisé des couronnes ordinaires. Assurez-vous de placer le microcircuit lui-même dans la prise !
La configuration de l'appareil revient à régler le « zéro » et à calibrer la balance. Pour calibrer la balance, des résistances à faible résistance avec des tolérances de 0,5 % et des résistances de 0 à 2-5 Ohms sont utilisées. L'étalonnage est effectué comme suit - supprimer verre de protection 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. C'est ainsi que nous marquons 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. Je pré-décharge les capacités « réseau » (celles après le pont de diodes dans les alimentations à découpage) avec un dispositif composé d'une résistance de 510 Ohm/1 W, d'une aiguille de seringue, d'une pince crocodile et du corps d'un stylo gel. En théorie, la chaîne R5-R6 devrait décharger de telles capacités, mais en pratique, elle assomme le TL062 :) C'est pourquoi elle doit être installée dans la prise - afin de la remplacer rapidement. Mais il est plus sûr de décharger d’abord la capacité du « réseau ».
En général, c'est un appareil très réussi - bon marché, simple et peu exigeant en termes de transformateur.
La 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, au même titre qu'un testeur ou un multimètre.
Une augmentation de l'ESR d'un condensateur de plusieurs Ohms, et parfois de plusieurs dixièmes d'Ohm, peut provoquer un dysfonctionnement de l'appareil dans lequel il est installé, parfois impossible à détecter avec les capacimètres existants qui ne sont pas capables de prendre en compte compte d'autres paramètres du condensateur.
En règle générale, dans la pratique de la réparation, une précision particulière dans la mesure de l'ESR n'est pas requise, de sorte qu'une erreur notable dans les sondes ne provoque souvent pas d'inconvénients dans la recherche d'éléments défectueux, et la détermination de l'état d'un condensateur avec une sonde peut être simplifiée pour évaluer sa qualité sur la base de le principe de savoir s'il est adapté ou non au travail dans une unité spécifique de l'appareil.
Mais il convient de noter que pour les condensateurs fonctionnant à des courants d'impulsions élevés, par exemple dans les filtres convertisseurs, une évaluation plus objective de la qualité est parfois requise, et une erreur de dixièmes voire centièmes d'Ohm peut être importante.
La plupart des instruments et sondes ESR populaires utilisés dans la pratique de la réparation sont basés sur des mesures d'impédance. courant alternatifà une fréquence de 40 à 100 kHz. À des fréquences de cet ordre, pour les condensateurs électrolytiques de grandes valeurs, ces 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 importante lors de la mesure de petites valeurs de capacité (inférieures à 10 uF), lorsque la réactance du condensateur à une fréquence donnée est comparable et peut dépasser l'ESR.
Ensuite, l'appareil affichera la valeur d'impédance et la valeur réelle ESR peut être plusieurs fois inférieure.
L'une des exigences pour l'aspect pratique de l'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 se dérouler avec une chute de tension suffisamment faible aux bornes du condensateur testé, excluant le déverrouillage des transitions des éléments semi-conducteurs du circuit.
Dans la plupart des cas, les artisans assemblent eux-mêmes ces impédancemètres simples à l'aide de schémas largement disponibles sur Internet, mais certains utilisent également leurs propres conceptions, en tenant compte des préférences personnelles en termes de facilité d'utilisation ou de précision des mesures.
En vente, il existe à la fois des sondes simples avec indication par LED ou cadran, et des compteurs avec une échelle numérique de différents degrés de complexité.
Il n'est pas nécessaire de s'attarder en détail sur les principes et les méthodes de mesure de l'impédance ; il existe de nombreuses discussions et descriptions de ce type et elles ne sont pas difficiles à trouver sur Internet. Mais certaines caractéristiques de conceptions individuelles peuvent néanmoins mériter une attention particulière.
Cet article propose de considérer l'un des moyens 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 Micromètre, populaire parmi les artisans - participants aux forums de réparation moniteur.net.ru et moniteur.espec.ws.
Si le condensateur testé a une capacité C charge à partir d'une source CC je, la tension à ses bornes augmentera linéairement à partir de la valeur U R en droit:
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 Pour calculer l'ESR, vous pouvez le faire de plusieurs manières, par exemple en composant une équation de ligne droite utilisant deux points et en trouvant la coordonnée Y pour la valeur zéro de X, ou géométriquement, en fonction du rapport des côtés de triangles similaires. ..
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 seuil pour contrôler la minuterie sont définies par des comparateurs et les calculs mathématiques de capacité et d'ESR sont effectués par un microcontrôleur avec les informations affichées sur l'écran LCD.
Certaines conceptions similaires utilisent une méthode plus simple mais moins précise pour mesurer l'ESR.
Le niveau de tension est mesuré U R via un ADC au moment initial.
Malgré le fait que l'impulsion de mesure soit assez courte (1-2 uS), les condensateurs de plus petite capacité parviennent à 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 valeurs de condensateur.
Veuillez noter que l'ESR, mesuré par le courant continu, est un indicateur relatif de la qualité d'un condensateur électrolytique.
Un élément important de l'ESR est constitué par les pertes diélectriques, qui varient 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 acceptés et bienvenus !
Quel est le paramètre principal pour évaluer la santé des condensateurs ? Bien sûr leur capacité. Mais à mesure que la technologie haute tension pulsée se répand, il est devenu évident qu'il est nécessaire de prêter attention à un paramètre supplémentaire dont dépendent la fiabilité et la qualité de fonctionnement des convertisseurs d'impulsions - il s'agit de la résistance série équivalente (ESR, en anglais). ESR - résistance série équivalente). L'utilisation de condensateurs avec une valeur ESR augmentée entraîne une augmentation des pulsations de tension de sortie par rapport aux valeurs calculées, et une défaillance rapide due à un échauffement accru dû au dégagement de chaleur sur l'ESR ; il existe même des cas d'ébullition de l'électrolyte, de déformation de l'ESR ; le boîtier et les explosions de condensateurs. La gravité particulière de l'impact négatif de l'ESR dans les convertisseurs d'impulsions de puissance est due au fonctionnement à des courants de charge-décharge élevés, ainsi qu'au fait que l'ESR augmente avec l'augmentation de la fréquence de fonctionnement. La présence d'ESR s'explique par la conception du condensateur à oxyde et est due à la résistance des plaques, à la résistance des fils, à la résistance de contact des contacts entre les plaques et les fils, ainsi qu'aux pertes dans le matériau diélectrique. Au fil du temps, l'ESR d'un condensateur augmente, ce qui n'est pas bon du tout.ESR de différents types de condensateurs
Naturellement, il est impossible de vérifier la résistance série équivalente d'un condensateur avec un ohmmètre conventionnel - un appareil spécial est ici nécessaire. Il y en a plusieurs sur Internet 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 du compteur ESR pour condensateurs sur
Attiny2313
Tous les fichiers et firmware nécessaires se trouvent dans l'archive. Après le montage et la mise sous tension, tournez la commande de contraste jusqu'à ce que le 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" - une correction sera apportée au firmware pour la vitesse de réponse de la partie d'entrée du compteur. Ensuite, vous aurez besoin de plusieurs nouveaux condensateurs électrolytiques Haute qualité avec une capacité de 220...470 uF de différents lots, le meilleur de tous - pour différentes tensions. Nous connectons n'importe laquelle d'entre elles aux prises d'entrée de l'appareil et commençons à sélectionner la résistance R2 entre 100...470 ohms (j'ai 300 ohms ; vous pouvez temporairement utiliser une chaîne de réglage constante +) afin que la valeur de capacité sur l'écran LCD est à peu près similaire à la valeur du condensateur. Il n'est pas encore nécessaire de rechercher une grande précision - il y aura encore des ajustements ; puis vérifiez avec d'autres condensateurs.
Pour configurer le 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 indique valeurs maximales résistance série équivalente pour les condensateurs électrolytiques. Si le condensateur mesuré a une valeur plus élevée, alors il ne peut plus être utilisé pour fonctionner dans un filtre lisseur redresseur :
Nous connectons un condensateur de 220 uF et, en sélectionnant légèrement la résistance des résistances R6, R9, R10 (indiquées par des astérisques dans le schéma et dans mon dessin de montage), nous obtenons des lectures Esr proches de celles indiquées dans le tableau. Nous vérifions tous les condensateurs de référence préparés disponibles, incl. Vous pouvez déjà utiliser des condensateurs de 1 à 100 μF.
Étant donné que la même section du circuit est utilisée pour mesurer la capacité des condensateurs à partir de 150 μF et du compteur ESR, après avoir sélectionné la résistance de ces résistances, la précision des lectures du capacimètre changera quelque peu. Vous pouvez désormais ajuster davantage la résistance de la résistance R2 pour rendre ces lectures plus précises. En d'autres termes, vous devez sélectionner la résistance R2 - clarifier les lectures du capacimètre, en ajustant les résistances dans le diviseur comparateur - clarifier les lectures du compteur ESR. De plus, la priorité doit être donnée au compteur de résistance interne.
Vous devez maintenant configurer un capacimètre pour les condensateurs dans la plage 0,1...150 µF. Puisqu'une source de courant séparée est prévue dans le circuit à cet effet, la mesure de la capacité de tels 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 et 6,8 kOhm, nous obtenons les lectures les plus précises. Ceci peut être réalisé s'il n'est pas électrolytique, mais des condensateurs de haute précision K71-1 d'une capacité de 0,15 μF avec un écart garanti de 0,5 ou 1 % sont utilisés comme référence.
Lorsque j'ai assemblé ce compteur ESR, le circuit a démarré immédiatement, seul un étalonnage était nécessaire. Ce compteur a aidé à plusieurs reprises à réparer les alimentations, c'est pourquoi l'appareil est recommandé pour le montage. Développé le schéma - DesAlex , assemblé et testé : sterc .
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Qu’est-ce que l’ESR ?
Théorie
RSE- Résistance série équivalente - un des paramètres du condensateur, caractérisant ses pertes actives dans le circuit à courant 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 la résistance des plaques, des connexions de contact internes et des bornes du condensateur. Dans l'abréviation russe - Résistance en série équivalente - PSE.
Les pertes dans le diélectrique, provoquées par les 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 utilisée comme composant de l'une des plaques pour assurer une zone de contact maximale avec le diélectrique.Si la résistance de l'électrolyte dans un condensateur est considérée comme un conducteur de section égale à l'aire d'une des plaques et de longueur de conducteur approximativement égale à l'épaisseur du papier imprégné, on peut supposer que cette valeur sera relativement faible. Dans les vrais condensateurs de taille moyenne, une valeur typique sera de 0,01 ohm à 20°C. Mais il faut garder à l'esprit que pour les condensateurs de grande capacité utilisés dans les filtres des redresseurs SMPS à une fréquence de fonctionnement d'environ 100 kHz, lorsque sa réactance est mesurée en millièmes d'Ohm, cette valeur entraînera des pertes assez importantes. L'ampleur 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 le meilleur des cas qu'elle peut être approximativement égale, voire inférieure, aux pertes dans l'électrolyte.
La résistance de l'électrolyte dépend de manière significative de la température en raison des changements dans son degré de viscosité et de mobilité ionique. Pendant le fonctionnement, le diélectrique et l'électrolyte sont chauffés par courant alternatif, et donc la résistance de l'électrolyte peut diminuer considérablement, l'ESR du condensateur sera alors déterminé principalement par ses pertes diélectriques.En cas de chauffage jusqu'à la température d'ébullition, l'électrolyte perd ses propriétés d'origine et lors d'un refroidissement ultérieur, il 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 conduira par la suite à l'inadéquation du condensateur pour la poursuite des travaux dans l'appareil.En règle générale, les condensateurs électrolytiques défectueux dans lesquels l'électrolyte a bouilli sont identifiés visuellement par un boîtier gonflé et dépressurisé.
Pour le fonctionnement fiable des condensateurs électrolytiques, il est très important bon choix son type, son calibre et sa tension maximale selon les modes. Pour les filtres convertisseurs fonctionnant à des fréquences de dizaines de kilohertz, les fabricants produisent des condensateurs spéciaux à faible ESR et indiquent la résistance totale au courant alternatif (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.
Pratique
Les condensateurs électrolytiques sont probablement les seuls composants électroniques qui souffrent du dessèchement. Si tu as quelque appareils électroniques qui a fonctionné pendant de nombreuses années mais cesse soudainement de fonctionner correctement, il y a de fortes chances qu'un ou plusieurs 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 peut même les faire exploser. Leur capacité peut diminuer. Mais le plus souvent, leur résistance série équivalente augmente, ce qui est très indésirable.
RSE Le condensateur électrolytique est généralement d'une fraction d'ohm pour les condensateurs basse tension (tels que 1 000 µF, 16 V), et peut être de deux ou trois ohms pour une faible capacité et une tension de fonctionnement élevée (1 µF, 450 V). À mesure qu’un condensateur vieillit, cette résistance augmente et entraîne souvent l’arrêt complet du fonctionnement de l’équipement. Très souvent les condensateurs augmentent leur résistance ESR jusqu'à 100 fois leur résistance normale alors que leur capacité reste bonne ! Lors de la mesure de la capacité, ils afficheront une valeur proche de la bonne, mais ils ne conviennent plus ! Les compteurs et sondes ESR sont utilisés pour analyser l'état du condensateur.Compteur ESR peut tester les condensateurs même lorsqu'ils sont dans le circuit. Les autres pièces connectées en parallèle auront une influence minime sur la mesure. Quelle est la résistance approximative qu'un condensateur réparable particulier devrait avoir - voir tableau. Ce sont les caractéristiques qui font Compteur ESR un appareil indispensable pour diagnostiquer et réparer les équipements électroniques.
La plupart point faible Dans tout circuit radio, il existe des condensateurs électrolytiques qui sont soumis à un dessèchement constant. Et quoi courants élevés les traverser - plus ce processus est rapide. Il est impossible de déterminer un condensateur défectueux avec un ohmmètre ordinaire, vous avez donc besoin d'un appareil spécial - un compteur esr.Circuit électrique pour compteur à condensateur esr
Cartes de circuits imprimés - dessin
Dans un circuit typique, il peut y avoir 10, voire 100 condensateurs. Dessouder 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) une 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 éléments radio environnants du circuit n'affectent pas les résultats de mesure. Et si vous testez accidentellement un condensateur chargé, cela n’a pas d’importance. Ce compteur peut supporter une charge jusqu'à 400 V sur le condensateur. L'expérience a montré que le compteur ESR identifie environ 95 % des condensateurs présentant des problèmes potentiels.
Caractéristiques de l'appareil
- Test du condensateur électrolytique > 1 µF.
- La polarité n'est pas importante pour les tests.
- Transfère la charge du condensateur jusqu'à 400 V.
- Faible consommation de courant de la batterie - environ 25 mA.
- Données de compteur analogique faciles à lire.
- Mesure l'ESR dans la plage de 0 à 75 Ohms 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 bornes du condensateur et maintenez-les là pendant quelques secondes. Utilisez un voltmètre pour vous assurer que le condensateur est complètement déchargé. Le voltmètre devrait afficher une lecture nulle. Mettez les sondes du compteur ESR en contact avec le condensateur. Déterminez la résistance ESR. Nous déterminons si la valeur ESR est acceptable en comparant l'ESR mesurée avec les données de référence. Voir ce tableau
