Egentligen, som jag lovade för länge sedan, berättar jag 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. För en arbetskondensator mäts denna indikator i bråkdelar 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 ökar detta motstånd på grund av avdunstningen av elektrolyten, vilket leder till en ökning av effektförlusterna. Som ett resultat värms kondensatorn mer upp, vilket ytterligare påskyndar avdunstningen av elektrolyten och leder till förlust av kapacitet.
Vid utövande av reparationer behövs ingen noggrann mätning av EPS. Det räcker att alla kondensatorer med ESR högre än 1-2 ohm är felaktiga. 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. Men jag har många gånger varit övertygad om att en grov uppskattning är tillräckligt. För att inte tala om det faktum att resultaten av att mäta ESR för samma kondensatorer (nya), av samma tillverkare, varierar mycket beroende på månens sats, säsong och fas.
Jag använder en enkel mätare på ett örechip. 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. Följaktligen behövs ett stort mäthuvud, den så kallade. "Bandspelare" (från bandspelarens nivåindikatorer) fungerar inte - det kommer att vara obekvämt att arbeta.
Som transformator lindade författaren två lindningar 400 och 20 varv på en ferritring 19x16x5mm 2000NM. Du kan dock göra mycket lättare - använd en arbetsrumstransformator från vilken ATX-strömförsörjning som helst. Det räcker att byta ut R8 mot ett trimmermotstånd 3296W med ett motstånd på 51k. Med detta motstånd är det möjligt att öka förstärkningen hos instrumentförstärkaren och kompensera för det otillräckliga transformationsförhållandet. LM7805 måste bytas ut mot LM1117-5, detta minskar strömförbrukningen, plus den nedre tröskeln för matningsspänningen sjunker till cirka 6,5 V. En stabilisator krävs, annars flyter vågen beroende på matningsspänningen. Som mat använde jag den vanliga "Krona". Var noga med att sätta in mikrokretsen i uttaget!
Att ställa in enheten reduceras till att ställa in "noll" och kalibrera skalan. För skalningskalibrering används motstånd med låg resistans med toleranser på 0,5% och motstånd från 0 till 2-5 Ohm. Kalibreringen utförs enligt följande - ta bort den säkerhetsglas från indikatorhuvudet. Vi slår på enheten och mäter motståndet hos referensmotstånden. Vi tittar var 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 motstånden R5, R6 och transformatorns primära lindning. "Nätverks" -kapaciteter (de som är efter diodbryggan i pulserande strömförsörjningar) Jag förladdar med en enhet gjord av ett 510 Ohm / 1W-motstånd, en nål från en spruta, en krokodil och en gelpenna. I teorin bör R5-R6-kedjan också tömma 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 urladda "nätverkskapaciteten" i förväg.
I allmänhet är det en mycket framgångsrik enhet - billig, enkel, inte picky om transformatorn.
Equivalent Series Resistance (Equivalent Series Resistance - ESR), som en av de betydande parasitparametrarna hos 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 kondensatorns ESR med några ohm, och ibland med flera tiondelar av en ohm, kan vara anledningen till att den enhet där den är installerad inte fungerar, vilket ibland inte kan detekteras av befintliga kapacitansmätare som inte är kunna ta hänsyn till andra parametrar för kondensatorn.
I reparationspraxis krävs vanligtvis ingen särskild noggrannhet vid mätning av ESR, därför kan det märkbara felet hos sonder ofta inte orsaka besvär vid att hitta felaktiga element och att bestämma tillståndet hos en kondensator med en sond kan förenklas för att bedöma dess kvalitet till principen om det är lämpligt eller inte lämpligt för drift i en specifik enhet av enheten.
Men det bör noteras att för kondensatorer som arbetar med höga impulsströmmar, till exempel i filter av omvandlare, krävs ibland en mer objektiv kvalitetsbedömning och ett fel i tiondelar eller till och med hundradels Ohm kan vara betydande.
De flesta ESR-instrument och -sonder som är populära och används i reparationsmetoder är baserade på att mäta impedansen hos en växelström med en frekvens på 40 - 100 kHz. Vid frekvenser av denna ordning, för elektrolytkondensatorer med stora värden, kommer sådana enheter att visa värden som är så nära ESR-värdet som möjligt, vilket utgör den huvudsakliga delen 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 proportionell och kan överstiga ESR.
Då visar enheten impedansvärdet och det verkliga ESR-värdet kan vara flera gånger mindre.
Ett av kraven när det gäller användbarheten av att använda ESR-sonder är förmågan att göra mätningar utan att ta bort kondensatorn från kortet. Därför bör mätprocessen äga rum 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 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 sonder med LED- eller urtavla och mätare med en digital skala av varierande grad av komplexitet.
Det finns inget behov av att dröja på principerna och metoderna för impedansmätning i detalj, det finns många sådana diskussioner och beskrivningar och de är lätta att hitta på Internet. Men vissa funktioner i enskilda mönster kan fortfarande förtjänas 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 monitor.net.ru och monitor.espec.ws reparationsforum.
Om den testade kondensatorn med en kapacitet C laddning från en likströmskälla Jag kommer spänningen vid sina terminaler att öka linjärt från värdet U R enligt lag:
C dU / dt = I = konst.
U R- spänningsfall över kondensatorns aktiva motstånd (ESR).
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 implementera denna metod finns det inget behov av att använda en ADC, tröskelvärdena för styrning av timern ställs in av komparatorer och de matematiska beräkningarna av kapaciteten och ESR utförs av en mikrokontroller med information som visas på LCD-skärmen .
Några av dessa konstruktioner använder en enklare men mindre exakt metod för att mäta ESR.
Spänningsnivån mäts U R med hjälp av ADC vid det första ögonblicket.
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 ett visst fel vid mätning av ESR för olika kondensatorvärden.
Observera att DC ESR är ett relativt mått på kvaliteten på en elektrolytkondensator.
En betydande komponent i ESR är dielektrisk förlust, som förändras betydligt med frekvensen för växelströmmen.
Det finns mer komplexa och noggranna mättekniker och metoder baserade på analysen av fasförskjutningen 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 vara uppmärksam på ytterligare en parameter som pålitligheten och kvaliteten på driften av pulsomvandlare beror på - detta är motsvarande seriemotstånd (ESR). ESR - motsvarande seriemotstånd). Användningen av kondensatorer med ett ökat ESR-värde leder till en ökning av utspänningsriffeln jämfört med de beräknade värdena, och deras fel på grund av ökad uppvärmning på grund av värmeutsläpp på ESR, det finns till och med fall av elektrolytkokning, falldeformation , liksom kondensatorexplosioner. Den speciella manifestationen av det negativa inflytandet från ESR i effektpulsomvandlare orsakas av arbete vid höga laddningsurladdningsströmmar, liksom av det faktum att ESR ökar med en ökning av arbetsfrekvensen. Närvaron av ESR förklaras av utformningen av oxidkondensatorn och beror på plattans motstånd, terminalernas motstånd, kontakternas överföringsmotstånd mellan plattorna och terminalerna samt förluster i det dielektriska materialet . Med tiden ökar kondensatorns ESR, vilket inte är bra alls.ESR-kondensatorer av olika slag
Naturligtvis är det omöjligt att kontrollera kondensatorns motsvarande seriemotstånd med en vanlig Ohmmeter - här behövs en speciell enhet. Det finns flera enkla mönster ESR-mätare, men om du vill 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 firmware 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 riktigheten av firmware för ATtiny2313 MK. Om allt är OK - tryck på "Kalibrering" -knappen - firmware korrigeras för svarets hastighet 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 motståndet R2 inom 100 ... 470 ohm (jag har 300 ohm, du kan tillfälligt applicera en konstant + trimmerkedja) så att kapacitansvärdet på LCD-skärmen skärmen ungefär liknar kondensatorns betyg ... 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. Vi rekommenderar att du klistrar denna etikett på enhetens kropp under displayen.
Följande platta visar de maximala värdena för motsvarande seriemotstånd för elektrolytkondensatorer. Om det 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 anges de med asterisker) uppnår vi Esr-avläsningar nära de 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 kondensatorernas kapacitans från 150 μF och för ESR-mätaren, efter att ha valt motståndet för dessa motstånd, kommer noggrannheten för kapacitansmätaravläsningarna 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 komparatoravdelaren - för att klargöra ESR-mätaravläsningarna. Dessutom bör den interna motståndsmätaren prioriteras.
Nu måste du konfigurera kondensatormätaren för 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 i området 3,3 ... 6,8 kΩ uppnår vi de mest exakta avläsningarna. Detta kan uppnås om, som referens, inte elektrolytiska, men högprecisions 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. Systemet utvecklades av - DesAlex , samlas in och testas: sterc .
Diskutera artikeln ESR METER ON MICROCONTROLLER
Vad är ESR?
Teori
ESR- Motsvarande seriemotstånd - en av parametrarna för en kondensator som kännetecknar dess aktiva förluster i växelströmskretsen. I ekvivalent kan den representeras som ett motstånd som är seriekopplat med en kondensator, vars motstånd bestäms huvudsakligen av dielektriska förluster, liksom av plattans motstånd, interna kontaktanslutningar och kondensatoranslutningar. I den rysskspråkiga 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 det dielektriska skiktets tjocklek.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 dielektrikumet.Om elektrolytmotståndet i kondensatorn betraktas som en ledare med ett tvärsnitt som är lika med arean på en av plattorna och en ledarlängd ungefär lika med tjockleken på det impregnerade papperet, kan det antas 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 stora kondensatorer som används i likriktarfilter för SMPS vid en arbetsfrekvens på cirka 100 kHz, när dess reaktans mäts i tusendels 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 bästa fall kan det vara ungefär lika eller till och med mindre än förlusterna i elektrolyten.
Motståndet hos elektrolyten beror väsentligt på temperaturen på grund av förändringar i graden av viskositet och jonmobilitet. Under drift upphettas dielektrikumet och elektrolyten med växelström och därför kan elektrolytmotståndet avsevärt minska, då kondensatorns ESR bestäms huvudsakligen av dess dielektriska förluster.I fall av uppvärmning till kokpunkten förlorar elektrolyten sina ursprungliga egenskaper och blir vid efterföljande kylning mer viskös, vilket avsevärt ökar dess motstånd. Ytterligare drift kommer att orsaka ännu större uppvärmning och försämring av elektrolytens kvalitet, vilket därefter kommer att leda till att kondensatorn är olämplig för vidare drift i anordningen.Vanligtvis identifieras defekta elektrolytkondensatorer, där elektrolyten kokade, visuellt av ett svullet och tryckfritt fall.
För pålitlig drift av elektrolytkondensatorer är det mycket viktigt rätt val dess typ, betyg och maximal spänning beroende på lägen. För filter av omvandlare som arbetar vid frekvenser på tiotals kilohertz producerar tillverkare speciella kondensatorer med låg ESR och anger AC-impedansen (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 flera år men plötsligt slutat fungera ordentligt, är chansen god att en eller flera av de elektrolytiska kondensatorerna i den har försämrats och orsakat problemet. Elektrolytkondensatorer misslyckas på flera sätt: de kan bli elektriskt ledande och orsaka D.C. genom dem, som till och med kan spränga dem. De kan minska kapaciteten. Men oftast ökar deras motsvarande seriemotstånd, vilket är mycket oönskat.
ESR En elektrolytkondensator är vanligtvis fraktioner av en ohm för lågspänningskondensatorer (såsom 1000 µF, 16 V) och kan vara två eller tre ohm för låg kapacitans och hög driftsspänning (1 uF, 450 V). 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 sitt normala motstånd, medan deras kapacitet fortfarande är bra! Vid mätning av kapacitansen kommer de att visa ett värde nära det rätta, men de kan inte längre användas! ESR-mätare och sonder 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 har minimal effekt på mätningen. Hur mycket motstånd en eller annan underhållskondensator 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 dem, desto snabbare går processen. Det kommer inte att vara möjligt att bestämma en dålig kondensator med en vanlig ohmmeter, därför behövs en speciell enhet - en esr-mätare.Elektrisk krets esr kondensatormätare
Kretskort - ritning
I en typisk krets kan det finnas 10 eller till och med 100 kondensatorer. Lödning var och en för testning är mycket tråkig och det finns en hög risk att skada kortet. Denna testare använder en lågfrekvent (250mV) högfrekvens (150kHz) och kan mäta ESR för kondensatorer direkt i kretsen. Spänningen väljs tillräckligt lågt så att andra omgivande radioelement i kretsen inte påverkar mätresultaten. Och om du råkar uppleva en laddad kondensator spelar det ingen roll. Denna mätare tål upp till 400 V kondensatorladdning. Erfarenheten har visat att en ESR-mätare upptäcker 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 - cirka 25 mA.
- Lätt att läsa data om analoga mätare.
- Mäter ESR i intervallet 0-75 Ohm i utökad skala med en ohmmeter.
Hur man använder en ESR-mätare
Slå på enheten. Se till att kretsen som testas inte är strömförande. Ladda ur kondensatorn innan testning - ESR-mätaren gör inte detta automatiskt. Kortslut kondensatorkablarna och håll dem där i några sekunder. Använd en voltmeter för att se till att kondensatorn är helt urladdad. Voltmätaren ska läsa noll. Rör vid ESR-mätarsondarna mot kondensorn. Bestäm ESR. Huruvida ESR-värdet är acceptabelt bestäms genom att jämföra det uppmätta ESR med referensdata. Se den här tabellen
