Измеритель ESR (ЭПС) конденсаторов - приставка к цифровому мультиметру

Сразу предупреждаю, статью пишу как любитель для любителей, так что уровень и стиль изложения соответствующий. Итак, к сути вопроса.

Существует масса схем для измерения, или же оценки эквивалентного последовательного сопротивления (equivalent series resistance) конденсаторов, особо желающие могут ознакомиться с ними, например, здесь:

forum.cxem.net/index.php?showtopic=42955

или здесь:

forum.radiospec.ru/index.php?showtopic=3132



Останавливаться на теории, а также полезности устройства — не буду, данную информацию несложно найти на просторах интернет.

Перейду сразу к делу — существует множество причин, по которым для меня интерес представляли простые схемы, без использования трансформаторов, микроконтроллеров, с готовыми печатными платами, и очень желательно — на имеющейся у меня в наличии элементной базе.

Таким образом, выбор был между схемами на базе микросхем К155ЛА3 (четыре логических элемента 2И-НЕ), К561ЛА7 (четыре логических элемента 2И-НЕ), таймера 555 (NE555, LC555, LM555, LC7555).

В результате я остановился на схеме, разработанной финским радиолюбителем, и подробно описанной на следующем сайте:

koti.mbnet.fi/hsahko/elek/kv/esr/index.en.shtml

Там же имеются ссылки на схему и архив с файлами проекта для программы Eagle, при помощи которых в несколько нажатий мышью получаем готовую печатную плату.

Совсем ленивые могут скачать готовый PDF файл здесь.

Плату собирал по схеме №2:



koti.mbnet.fi/hsahko/elek/kv/esr/555esr2.png

Но за ненадобностью не запаивал операционный усилитель LM358 и его обвязку, так как мне не требуется подключать схему к стрелочному амперметру, то есть получать на выходе зависимость мА/Ом, а достаточно получить зависимость В/Ом.

В основном схема выбрана по причине того, что в её основе лежит высокостабильный генератор прямоугольных импульсов, или просто — таймер. Таким образом, не требуется специальных ухищрений, чтобы получить необходимую для измерения ESR частоту, в данном случае — 100кГц.

У данной схемы, конечно же, есть недостатки, как например:

— узкий диапазон измерений: от 0,1 мОм, до 1 Ом, что накладывает ограничение на нижний порог диапазона емкостей конденсаторов — он начинает где-то от 100мкФ, ниже справочная информация:



— автор часто забывал указывать номиналы деталей, так что приходилось сверять два варианта схемы, а также фотографию готовой платы на оригинальном сайте;

— наличие в схеме стабилизатора напряжения, для получения 12В, что во-первых — требует питания устройства от двух батареек типа «крона», и во-вторых — означает бОльшее потребление, за счет потерь на стабилизаторе (забегая вперед, хочу отметить, что в итоге устройство потребляет 40-42мА).

Далее всё просто — при помощи прямых рук и технологии лазерного утюга, была получена следующая печатная плата:



Которая была сразу же вручную залужена при помощи канифоли и самого обычного припоя, а предварительно не иначе как сдуру — засверлены отверстия:



И были запаяны детали, резисторы и конденсаторы в подавляющем большинстве в SMD исполнении, размера 0805:







Таймер NE555N вставил на запаянную ранее панельку.

Также были сделаны следующие отступления от оригинала:

— D3 — диод Шоттки 1N5819 (40В, 1А);

— диоды D2 и D5 — вместо стандартных выпрямительных BY255 (1300В, 3А) использовал ультрабыстродействующие HER308 (1000В, 3А);

— D4 — вместо универсального выпрямительного диода 1N4004 (400В, 1А) использовал RL205 (600В, 2А);

— вместо подстроечного резистора на 1 МОм использовал переменный на 220кОм (по факту ~190кОм), и один постоянный резистор на 820кОм (чтобы выставить «0» понадобилось, чтобы между земляным полигоном и 1N5819 было постоянно ~190кОм, а между землёй и "+" выходом на мультиметр была возможность регулировки от нуля до 190+820=1010кОм);

— транзисторы использовал рекомендованные, так как они остались в закромах после ремонта одного из усилителей, ну а у кого нет ВС547С (NPN, 50V, 0.1A, 300MHz, h=420-800), хочу успокоить — это аналоги наших родных и знакомых КТ3102Г (NPN, 20V, 0.1A, 300MHz, h=400-1000), КТ3102Е (NPN, 20V, 0.1A, 300MHz, h=400-1000), но рассчитаны на более высокое напряжение, что в нашей схеме не принципиально. Только не забудьте сверить цоколевку выводов. Возможно подойдут маломощные универсальные 2SC945 (NPN, 50V, 0.1A, 250MHz), по всей видимости желательно с буквой «P» (h=200-400), а лучше — «К» (h=300-600) на конце маркировки;

— конденсаторы C1, C2 и C4 — 100мкФ (C1, C2 — на напряжение где-то на 1/3 больше 18В, лично я взял то, что было под рукой — 100мкФ, 50В и 63В);

— в качестве стабилизатора 12В использовал К142ЕН8Б (итоговое напряжение 11,87В).

В итоге устройство запустилось сразу, после описанных ранее манипуляций с подстроечным резистором — показания при измерении стали похожи на правду, в действии выглядит следующим образом:





В принципе я доволен, хоть и осталось нерешенными несколько вопросов:

1) Думаю над вариантами питания схемы от блока питания, после чего определюсь в какой из имеющихся корпусов упаковать данный девайс. Возможно попробую собрать повышающий DC-DC преобразователь на MC34063, чтобы выбросить из схемы стабилизатор, и оставить для питания только одну батарейку.

2) Не могу придумать каким образом правильно откалибровать устройство, и есть подозрение, что точность измерения страдает, вот пример:

— выставляю 0,1 В по постоянному резистору 0,1 Ом (на фото), но при измерении сопротивления 1 Ом — получаю около 0,8 В;

— выставляю 1 В по резистору 1 Ом, измеряю сопротивление резистора 0,1 Ом — получаю около 0,2 В.

В общем, устройство работает, свою функцию отбраковки негодных электролитических конденсаторов выполняет, но без калибровки это не измерительное устройство, а «показометр», с возможностью приблизительной оценки состояния измеряемого конденсатора.

Прибор во временном корпусе:




Надеюсь мой опыт кому-нибудь будет полезен. Благодарю за терпение и внимание.
Файлы в топике: 555esr2.zip

Комментарии (23)

RSS свернуть / развернуть
ESR метр вещь нужная. Только я бы предпочел в виде автономного устройства.
У вашей схемы большой минус — это невозможность проверить конденсатор не выпаивая его.
На самом деле есть схемы проще и лучше, вот например.
А я буду делать себе по схеме из журнала РЭТ №2 2008г. Там на конденсатор подается напряжение синусоидальной формы, что ещё лучше.
0
Данную схему несколько раз встречал, но в составе такой толковой статьи — впервые.
К сожалению под рукой нет указанного ОУ и стрелочного микроамперметра. Трансформатор возможно нашелся бы в кучке горелых, но не уверен что смогу разобрать и собрать транс, не говоря уже о намотке обмоток. В общем, спасибо, схема хороша, но не мой вариант.
Удачи в реализации, интересно будет посмотреть на результат.
0
Похожую схему по ссылке собирал, но там вместо генератора на ОУ применялась кажется 1553ЛА3, а трансформатор мотался на кольце. Плюс, этим же прибором можно было проверить конденсатор на пробой — что весьма и весьма удобно.

За схему в РЭТ — отдельное спасибо)
0
А можно ссылку? А я то даже не знаю что это за журнал.
0
0
спасибо за ссылку!
0
Понравилась мне схемка :)
0
Извиняюсь, сразу не глянул статью в РЭТ №2 2008г., интересный вариант, я его также мельком смотрел, но почему-то благополучно о нем забыл. Хотя пара LM324-х у меня также имеются в запасе. Так что если перерисуете печатную плату — выкладывайте, очень может быть, что благодаря вам соберу ещё один ESR метр.
0
— наличие в схеме стабилизатора напряжения, для получения 12В
зачем? на конденсаторе ограничение +-0.7В.
И зачем такой навороченный усилитель (транзисторы, потом еще ОУ)?
0
По словам автора схемы — схеме необходимы стабильные 12В, я также удивился, т.к. по даташиту таймеру необходимо от 4,5 до 16В, но решил начать с рекомендаций автора, а после нормального запуска устройства попробовать работу схемы с другими вариантами напряжений питания.
На счет усилителя на двух транзисторах — очевидно чтобы добиться удобного соотношения 1 В/Ом. На счет ОУ я уже писал, всё дело в подключении к амперметру, в общем советую почитать статью автора в переводе:
Your text to link...
0
Прошу прощения, случайно ткнул в минус…
0
извольте объяснить пожалуйста мне неразумному. зачем под смд дырки выдыривать?
0
  • avatar
  • xar
  • 09 июня 2012, 00:03
не иначе как сдуру — засверлены отверстия:

И были запаяны детали, резисторы и конденсаторы в подавляющем большинстве в SMD исполнении, размера 0805:
ок? ;)
(болд — мой)
0
(не только у меня пятницО, похоже… :)))) )
0
Ага :) Насверлил дырок на автомате, под просмотр боевика «Защитник» с Джейсоном Стэтхэмом…
0
«защитник»??! не, не знаю. ща посмотриммм… ;)
0
Ничё так, мне понравился :)
0
А мне не очень, думал намного лучше будет. Драйва и угара маловато.
0
Поклонник «адреналина»?
0
неа
0
угу. особенно разочаровал финальный махач, где должны были столкнуться два зубра а в результате девочка пальнула в одного из пистоля…
0
2) Не могу придумать каким образом правильно откалибровать устройство, и есть подозрение, что точность измерения страдает, вот пример:
Сопротивление самих проводов не учли?
0
Возможно, но по рекомендации автора, для снижения индуктивности, я их стянул между собой.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.