Som jag lovade för länge sedan ska jag faktiskt berätta om den enklaste ESR -mätaren. I framtiden kommer jag inte att skriva ESR, utan EPS (motsvarande seriemotstånd), eftersom du är för lat för att byta layout. Och så, kort, vad är EPS.
ERS kan representeras som ett motstånd kopplat i serie med en kondensator.
I den här bilden - R. Faktiskt, för en arbetande kondensator mäts denna indikator i fraktioner av Ohm, för kondensatorer liten kapacitet(upp till 100μF) kan nå 2-3 ohm. Mer information om ESR -värden för bra kondensatorer finns i tillverkarens referensdata. Med tiden, på grund av avdunstningen av elektrolyten, ökar detta motstånd, vilket leder till en ökning av effektförluster. Som ett resultat värms kondensatorn upp mer, vilket ytterligare påskyndar avdunstningen av elektrolyten och leder till kapacitetsförlust.
Vid reparation behövs ingen noggrann mätning av EPS. Det räcker med att anse att en kondensator med ESR högre än 1-2 ohm är felaktig. Detta kan betraktas som ett kontroversiellt uttalande, på Internet är det ganska enkelt att hitta hela tabeller med ESR -värden för kondensatorer med olika kapacitet. Jag har dock övertygat många gånger om att en grov uppskattning är tillräckligt. För att inte tala om det faktum att resultaten av mätning av ESR för samma kondensatorer (nya), från samma tillverkare, varierar mycket beroende på batch, säsong och fas av månen.
Jag använder en enkel mätare på en slant. Det utvecklades av Manfred Mornhinweg. 
Designen är ganska enkel, men attraktiv för sin krävande transformator. Av bristerna - skalan är "bred", i mitt fall 0-20: e. Följaktligen behövs ett stort mäthuvud, det sk. "Bandinspelare" (från nivåindikatorerna för bandspelare) fungerar inte - det kommer att vara obekvämt att arbeta.
Som transformator lindade författaren två lindningar 400 och 20 varv på en ferritring 19x16x5mm 2000NM. Men du kan göra mycket enklare - använd en tjänstrumstransformator från vilken ATX -strömförsörjning som helst. Det räcker med att ersätta R8 med ett multivändigt trimmermotstånd 3296W med ett motstånd på 51k. Med detta motstånd blir det möjligt att öka förstärkningen för instrumentförstärkaren och kompensera för det otillräckliga transformationsförhållandet. LM7805 måste ersättas med LM1117-5, detta kommer att minska strömförbrukningen plus att den lägre matningsspänningströskeln kommer att sjunka till cirka 6,5V. En stabilisator krävs, annars flyter skalan beroende på matningsspänningen. Till mat använde jag den vanliga "Krona". Var noga med att sätta själva mikrokretsen i uttaget!
Inställningen av enheten reduceras till att ställa in "noll" och kalibrera skalan. För skalkalibrering används motstånd med lågt motstånd med toleranser på 0,5% och motstånd från 0 till 2-5 Ohm. Kalibrering utförs enligt följande - ta bort säkerhetsglas från indikatorhuvudet. Vi slår på enheten och mäter motståndet hos referensmotstånden. Vi tittar där pilen avviker och sätter ett märke med motsvarande motstånd på denna plats på skalan. Så vi markerar skalan.
De uppmätta lågspänningskondensatorerna (upp till 50-80 volt utan problem) urladdas av motstånd R5, R6 och transformatorns primära lindning. "Nätverk" -kapaciteter (de som är efter diodbryggan i pulserade strömförsörjningar) jag förladdar med en enhet gjord av ett 510 Ohm / 1W-motstånd, en nål från en spruta, en krokodil och en gelpennekropp. I teorin borde R5-R6-kedjan också ladda ur sådan kapacitet, men i praktiken slår den ut TL062 :) Det är därför den måste installeras i uttaget för att snabbt byta ut den. Men det är säkrare att ladda ur "nätverk" -kapaciteten i förväg.
I allmänhet är det en mycket framgångsrik enhet - billig, enkel, inte kräsen om transformatorn.
Equivalent Series Resistance (Equivalent Series Resistance - ESR), som en av de betydande parasitiska parametrarna för elektrolytkondensatorer, har vunnit stor popularitet bland reparatörer av elektronisk utrustning de senaste åren. ESR -mätare och sonder har blivit viktiga verktyg för många hantverkare, tillsammans med en testare eller multimeter.
En ökning av ESR för en kondensator med några få ohm, och ibland med flera tiondelar av en ohm, kan vara orsaken till att den enhet där den är installerad inte fungerar, som ibland inte kan detekteras av befintliga kapacitansmätare som inte är kan ta hänsyn till andra parametrar för kondensatorn.
I reparationspraxis krävs vanligtvis ingen särskild noggrannhet vid mätning av ESR, därför kan det märkbara felet hos sonderna ofta inte orsaka besvär med att hitta felaktiga element, och bestämning av kondensatorns tillstånd med en sond kan förenklas för att bedöma dess kvalitet enligt principen - är den lämplig eller inte lämplig för arbete i en specifik enhet i enheten.
Men det bör noteras att för kondensatorer som arbetar vid höga impulsströmmar, till exempel i omriktarfilter, krävs ibland en mer objektiv kvalitetsbedömning, och ett fel i tiondelar eller till och med hundradelar på en Ohm kan vara betydande.
De flesta ESR -instrument och -prober som är populära och används i reparationspraxis är baserade på att mäta impedansen till växelström vid en frekvens av 40 - 100 kHz. Vid frekvenser av denna ordning, för elektrolytkondensatorer med stora märkningar, kommer sådana enheter att visa värden som ligger så nära ESR -värdet som möjligt, vilket kommer att utgöra huvuddelen av impedansen vid dessa frekvenser.
Nackdelen med denna metod är ett signifikant fel vid mätning av små kapacitansvärden (mindre än 10 uF), när kondensatorns reaktans vid en given frekvens är i överensstämmelse och kan överstiga ESR.
Då visar enheten impedansvärdet och det verkliga ESR -värdet kan vara flera gånger mindre.
Ett av kraven när det gäller det praktiska att använda ESR -sonder är möjligheten att göra mätningar utan att ta bort kondensatorn från kortet. Därför bör mätprocessen ske vid ett tillräckligt lågt spänningsfall över den testade kondensatorn, exklusive upplåsning av övergångarna för halvledarkretselementen.
I de flesta fall monteras sådana enkla impedansmätare av mästare på egen hand enligt de scheman som är utbredda på Internet, men någon tillämpar också sina egna mönster, med hänsyn till personliga preferenser när det gäller användarvänlighet eller mätnoggrannhet.
Till salu finns både enkla givare med LED eller urtavla, och mätare med en digital skala med varierande grad av komplexitet.
Det finns ingen anledning att i detalj stanna vid principerna och metoderna för impedansmätning, det finns många sådana diskussioner och beskrivningar och de är lätta att hitta på Internet. Men vissa funktioner i enskilda mönster kan fortfarande förtjäna uppmärksamhet.
Denna artikel föreslår att man överväger ett av sätten att mäta ESR och kapacitans, som separata parametrar för en kondensator.
En ganska exakt och okomplicerad metod, som används i många amatör- och industriella enheter, implementeras i mikromätaren, som är populär bland mästare som deltar i reparationsforum för monitor.net.ru och monitor.espec.ws.
Om den testade kondensatorn med en kapacitet C laddning från en likströmskälla I, kommer spänningen vid dess terminaler att öka linjärt från värdet U R enligt lag:
C dU / dt = I = konstant.
U R- spänningsfall över kondensatorns (ESR) aktiva motstånd.
I detta fall kommer kondensatorns kapacitans att bestämmas av uttrycket:
Beräkna U R för att beräkna ESR finns det flera sätt, till exempel genom att komponera en ekvation av en rak linje med två punkter och hitta Y -koordinaten för ett nollvärde på X, eller geometriskt, baserat på bildförhållandet för sådana trianglar ...
Kondensatorns (ESR) aktiva motstånd i detta fall kommer att vara:
För att genomföra denna metod behöver du inte använda en ADC, tröskelspänningsvärdena för att styra timern ställs in av komparatorer och de matematiska beräkningarna av kapaciteten och ESR utförs av en mikrokontroller med information som visas på LCD -displayen .
Vissa av dessa konstruktioner använder en enklare men mindre exakt metod för att mäta ESR.
Spänningsnivån mäts U R med hjälp av ADC vid den första tidpunkten.
Trots att mätpulsen är ganska kort (1-2 uS) har kondensatorer med mindre kapacitet tid att ladda till ett högre värde än kondensatorer stor kapacitet, vilket skapar något fel vid mätning av ESR för olika kondensatorvärden.
Observera att DC ESR är ett relativt mått på kvaliteten på en elektrolytisk kondensator.
En betydande komponent i ESR är dielektrisk förlust, som förändras avsevärt med växelströmens frekvens.
Det finns mer komplexa och noggranna mättekniker och metoder baserade på analysen av fasskiftet i kondensatorn. I detta fall bestäms ESR av produkten av impedansen och förlusttangenten.
Kommentarer och förslag är välkomna!
Vad är huvudparametern för att bedöma kondensatorernas hälsa? Naturligtvis deras kapacitet. Men med spridningen av pulserad högspänningsteknik blev det uppenbart att det var nödvändigt att uppmärksamma ytterligare en parameter som tillförlitligheten och driftskvaliteten för pulsomvandlare beror på - detta är ekvivalent seriemotstånd (ESR). ESR - motsvarande seriemotstånd). Användning av kondensatorer med ett ökat ESR -värde leder till en ökning av utgångsspänningsvippan i jämförelse med de beräknade värdena, och att de misslyckas på grund av ökad uppvärmning på grund av värmeutsläpp på ESR, även fall av elektrolytkokning, fall deformation, liksom kondensatorsexplosioner är inte ovanliga. Den speciella manifestationen av ESR: s negativa påverkan i effektpulsomvandlare orsakas av arbete vid höga laddningsurladdningsströmmar, liksom av det faktum att med en ökning av driftsfrekvensen ökar ESR. Närvaron av ESR förklaras av oxidkondensatorns konstruktion och orsakas av plattornas motstånd, terminalernas motstånd, kontaktmotståndet för kontakterna mellan plattorna och terminalerna, samt förluster i det dielektriska materialet . Med tiden ökar kondensatorns ESR, vilket inte är bra alls.ESR -kondensatorer av olika typer
Naturligtvis är det omöjligt att styra kondensatorns motsvarande seriemotstånd med en vanlig ohmmeter - en speciell enhet behövs här. Det finns flera enkla mönster ESR -mätare, men om så önskas kan du montera en mer exakt och bekväm mätare på en mikrokontroller. Till exempel från tidningen Radio 7-2010.
Kondensator ESR -mätarkrets
Attiny2313
Alla nödvändiga filer och fast programvara finns i arkivet. Efter montering och påslagning vrider vi kontrastkontrollen tills den visas LCD skärm inskriptioner i två rader. Om den inte finns där kontrollerar vi installationen och korrektheten av ATtiny2313 MK -firmware. Om allt är OK - tryck på "Kalibrering" -knappen - firmware kommer att korrigeras för svarshastigheten för mätarens ingångsdel. Därefter behöver du flera nya högkvalitativa elektrolytkondensatorer med en kapacitet på 220 ... 470 uF av olika satser, bäst av allt - för olika spänningar. Vi ansluter någon av dem till enhetens ingångar och börjar välja motstånd R2 inom 100 ... 470 ohm (jag fick 300 ohm; du kan tillfälligt tillämpa en konstant + trimmerkedja) så att kapacitansvärdet på LCD -skärmen skärmen är ungefär lik kondensatorns klassificering ... För närvarande är det inte värt att sträva efter stor noggrannhet - det kommer fortfarande att korrigeras; kolla sedan med andra kondensatorer också.
För att ställa in en ESR -mätare behöver du en tabell med typiska värden för denna parameter för olika kondensatorer. Det rekommenderas att du klistrar denna etikett på enhetens kropp under displayen.
Följande platta visar maxvärdena för motsvarande seriemotstånd för elektrolytkondensatorer. Om den är högre för den uppmätta kondensatorn kan den inte längre användas för att arbeta i likriktarens utjämningsfilter:
Vi ansluter en 220 μF kondensator och genom ett litet urval av motståndet hos motstånden R6, R9, R10 (i diagrammet och på min monteringsritning är de markerade med asterisker) uppnår vi Esr -avläsningar nära dem som anges i tabell. Vi kontrollerar alla tillgängliga förberedda referenskondensatorer, inkl. det är redan möjligt att använda kondensatorer från 1 till 100 μF.
Eftersom samma sektion av kretsen används för att mäta kondensatorns kapacitans från 150 μF och för ESR -mätaren, efter att ha valt motståndet hos dessa motstånd, kommer noggrannheten hos kapacitansmätarens avläsningar att förändras något. Nu kan du justera motståndet hos motståndet R2 för att göra dessa avläsningar mer exakta. Med andra ord måste du välja motståndet R2 - för att klargöra kapacitansmätarens avläsningar, justera motstånden i komparatordelaren - för att klargöra ESR -mätaravläsningarna. Dessutom bör den interna motståndsmätaren prioriteras.
Nu måste du konfigurera kondensatormätaren för intervallet 0,1 ... 150 μF. Eftersom en separat strömkälla tillhandahålls för detta i kretsen kan mätningen av kapacitansen hos sådana kondensatorer göras mycket exakt. Vi ansluter små kondensatorer till enhetens ingångar och genom att välja motståndet R1 inom 3,3 ... 6,8 kΩ uppnår vi de mest exakta avläsningarna. Detta kan uppnås om, som referens, inte elektrolytiska, men högprecisioniga K71-1-kondensatorer med en kapacitet på 0,15 μF med en garanterad avvikelse på 0,5 eller 1% används.
När jag monterade denna ESR -mätare startade kretsen omedelbart, bara kalibrering behövdes. Denna mätare har hjälpt många gånger vid reparation av en strömförsörjningsenhet, så enheten rekommenderas för montering. Schemat utvecklades av - DesAlex , samlade och testade: sterc .
Diskutera artikeln ESR METER ON MICROCONTROLLER
Vad är ESR?
Teori
ESR- Equivalent Series Resistance - en av parametrarna för en kondensator, som kännetecknar dess aktiva förluster i växelströmskretsen. I ekvivalent kan det representeras som ett motstånd kopplat i serie med en kondensator, vars motstånd huvudsakligen bestäms av dielektriska förluster, liksom av plattornas motstånd, interna kontaktanslutningar och kondensatorterminaler. På den ryskspråkiga förkortningen - Equivalent Series Resistance - EPS.
Dielektriska förluster på grund av särdragen i dess polarisering utgör huvuddelen av förlusterna i kondensatorn och bestäms av materialet, liksom av tjockleken på det dielektriska skiktet.I elektrolytkondensatorer är en betydande del av ESR motståndet hos den flytande elektrolyten, som används som en beståndsdel i en av plattorna för att säkerställa maximal kontaktyta med dielektrikum.Om motståndet hos elektrolyten i kondensatorn anses vara en ledare med ett tvärsnitt lika med ytan på en av plattorna och en ledarlängd som är ungefär lika med tjockleken på det impregnerade papperet, kan man anta att detta värdet blir relativt litet. I riktiga medelstora kondensatorer är det typiska värdet 0,01Ω vid 20 ° C. Men man bör komma ihåg att för högkapacitetskondensatorer som används i filter av likriktare för SMPS vid en driftsfrekvens i storleksordningen 100 kHz, när dess reaktans mäts i tusendelar av en Ohm, kommer detta värde att vara ganska stora förluster . Värdet av dielektriska förluster vid sådana frekvenser i SMPS -filterens elektrolytkondensatorer är vanligtvis flera gånger högre, och endast i de bästa fallen kan det vara ungefär lika eller till och med mindre än förlusterna i elektrolyten.
Elektrolytens motstånd beror avsevärt på temperaturen på grund av förändringar i graden av dess viskositet och jonrörlighet. Under drift värms dielektrikum och elektrolyt upp med växelström, och därför kan elektrolytens motstånd avsevärt minska, då kondensatorns ESR bestäms huvudsakligen av dess dielektriska förluster.Vid uppvärmning till kokpunkten förlorar elektrolyten sina ursprungliga egenskaper och blir vid efterföljande kylning mer viskös, vilket avsevärt ökar dess motstånd. Vidare drift kommer att orsaka ännu större uppvärmning och försämring av elektrolytkvaliteten, vilket senare kommer att leda till att kondensatorn är olämplig för vidare drift i anordningen.Vanligtvis identifieras defekta elektrolytkondensatorer, där elektrolyten kokade, visuellt genom ett svullet och tryckfritt fall.
För tillförlitligheten för driften av elektrolytkondensatorer är det mycket viktigt rätt val dess typ, klassificering och maximal spänning beroende på lägena. För filter av omvandlare som arbetar med frekvenser på tiotals kilohertz, tillverkar tillverkare speciella kondensatorer med låg ESR och anger AC -impedans (impedans Z) för alla klassificeringar i tabellerna. Typen av sådana kondensatorer åtföljs av ett märke i den tekniska dokumentationen - Låg impedans eller Låg ESR.
Öva
Elektrolytkondensatorer är förmodligen de enda elektroniska komponenterna som lider av uttorkning. Om du har någon elektronisk enhet som har fungerat i många år men plötsligt har slutat fungera korrekt är chansen stor att en eller flera av de elektrolytiska kondensatorerna inuti den har försämrats och orsakat problemet. Elektrolytkondensatorer misslyckas på flera sätt: de kan bli elektriskt ledande och orsaka D.C. genom dem, vilket till och med kan spränga dem. De kan minska i kapacitet. Men oftast ökar deras ekvivalenta seriemotstånd, vilket är mycket oönskat.
ESR En elektrolytkondensator är vanligtvis fraktioner av en ohm för lågspänningskondensatorer (t.ex. 1000µF, 16V) och kan vara två eller tre ohm för låg kapacitans och hög driftspänning (1uF, 450V). När en kondensator åldras ökar detta motstånd, och ofta på grund av detta slutar utrustningen helt att fungera. Mycket ofta kommer kondensatorer att öka ESR upp till 100 gånger deras normala motstånd, medan deras kapacitans förblir bra! Vid mätning av kapacitansen visar de ett värde nära det korrekta, men de är inte längre användbara! ESR -mätare och givare används för att analysera kondensatorns tillstånd.ESR -mätare kan testa kondensatorer även när de är i en krets. Andra delar som är anslutna parallellt med den kommer att ha minimal effekt på mätningen. Hur mycket motstånd en eller annan användbar kondensator ska ha - se in tabell. Det här är de funktioner som gör ESR -mätare ett oumbärligt verktyg för diagnostik och reparation av elektronisk utrustning.
Mest svag punkt i alla radiokretsar finns elektrolytkondensatorer, som utsätts för konstant uttorkning. Och ju fler strömmar som passerar genom dem, desto snabbare går denna process. Det är inte möjligt att bestämma en dålig kondensator med en vanlig ohmmeter, därför behövs en speciell enhet - en ESR -mätare.Elektrisk krets esr kondensatormätare
Tryckta kretskort - ritning
I en typisk krets kan det finnas 10 eller till och med 100 kondensatorer. Lödning var och en för testning är mycket tråkigt och det är stor risk att skada brädan. Denna testare använder en lågspänning (250mV) hög frekvens (150kHz) och kan mäta kondensatorernas ESR i kretsen. Spänningen väljs tillräckligt låg så att andra omgivande radioelement i kretsen inte påverkar mätresultaten. Och om du råkar ut för en laddad kondensator spelar det ingen roll. Denna mätare tål upp till 400V kondensatorladdning. Erfarenheten har visat att en ESR -mätare detekterar cirka 95% av potentiella problemkondensatorer.
Enhetens funktioner
- Elektrolytkondensatortest> 1uF.
- Polaritet är inte viktigt för testning.
- Den överför laddningen av kondensatorer upp till 400V.
- Låg strömförbrukning från batteriet - ca 25 mA.
- Lättläst analog mätardata.
- Mäter ESR i intervallet 0-75 Ohm i en utökad skala med en ohmmeter.
Hur man använder en ESR -mätare
Slå på enheten. Se till att kretsen som testas inte är strömförsörjd. Ladda ur kondensatorn innan du testar - ESR -mätaren gör inte detta automatiskt. Kortslut kondensatorledningarna och håll dem där i några sekunder. Använd en voltmeter för att se till att kondensatorn är helt urladdat. Voltmätaren ska läsa noll. Rör ESR -mätarproberna till kondensorn. Bestäm ESR. Huruvida ESR -värdet är acceptabelt bestäms genom att jämföra det uppmätta ESR med referensdata. Se denna tabell
