Схемы esr метров на к572пв5. Измеритель ESR электролитических конденсаторов: схема, конструкция и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает измеритель ESR конденсаторов. Какую схему выбрать для самостоятельной сборки. Как правильно измерять ESR электролитических конденсаторов внутрисхемно. На что обратить внимание при конструировании прибора. Какие значения ESR считаются нормальными для разных типов конденсаторов.

Содержание

Что такое ESR конденсатора и почему его важно измерять

ESR (Equivalent Series Resistance) или эквивалентное последовательное сопротивление — это важный параметр электролитических конденсаторов, который показывает их качество и состояние. С течением времени ESR конденсаторов увеличивается, что приводит к ухудшению их характеристик и выходу из строя. Измерение ESR позволяет выявить неисправные конденсаторы даже при отсутствии видимых повреждений.

Нормальные значения ESR для исправных конденсаторов составляют:

0.1-0.5 Ом для конденсаторов емкостью более 100 мкФ
0.5-2 Ом для конденсаторов 10-100 мкФ
2-5 Ом для конденсаторов менее 10 мкФ

Если измеренное значение ESR превышает указанные пределы в 2-3 раза, конденсатор считается неисправным и подлежит замене.

Принцип работы измерителя ESR

Измеритель ESR работает по принципу измерения падения напряжения на конденсаторе при пропускании через него переменного тока высокой частоты (обычно 50-100 кГц). На такой частоте емкостное сопротивление конденсатора становится пренебрежимо малым, и измеряемое сопротивление определяется в основном ESR.

Типовая схема измерителя ESR содержит следующие основные блоки:

Генератор высокочастотного сигнала
Усилитель тока
Детектор
Измерительный усилитель
Индикатор (стрелочный или цифровой)

Генератор вырабатывает синусоидальный или прямоугольный сигнал частотой 50-100 кГц, который через усилитель тока подается на измеряемый конденсатор. Падение напряжения на конденсаторе выпрямляется детектором и усиливается измерительным усилителем. Полученное напряжение подается на индикатор, проградуированный в единицах сопротивления.

Простая схема измерителя ESR на микросхеме TL082

Одна из самых простых и надежных схем измерителя ESR была разработана Манфредом Морнхинвегом. Она содержит всего одну микросхему TL082 и минимум дополнительных компонентов:

«`text [Схема простого измерителя ESR на TL082] +9V | R1 | C1 | +—||—+—/\/\—+-+ | | | | | R2 +—+ | | | | | | R3 | 3 -| | +—+—/\/\+——+ | | | | 2 |8 | | C2 +——+TL082 | | 1 -| | | | 4| | | | +——+ | | | | | | | R4 | | | | | | +——+———-+ | | +———————+ R1 = 10k R2 = 4.7k R3 = 47k R4 = 100k C1 = 100nF C2 = 100nF Измеряемый конденсатор подключается к выводам 2 и 3 микросхемы TL082. Выход (вывод 1) подключается к измерительному прибору. «`

Принцип работы данной схемы следующий:

TL082 работает как генератор прямоугольных импульсов частотой около 100 кГц
Измеряемый конденсатор подключается между выводами 2 и 3
Падение напряжения на конденсаторе усиливается и выпрямляется второй половиной микросхемы
Выходное напряжение пропорционально ESR конденсатора

Достоинства этой схемы — простота, низкая стоимость, возможность питания от батарейки 9В. Недостаток — относительно узкий диапазон измерения (до 20-30 Ом).

Конструкция измерителя ESR

При самостоятельном изготовлении измерителя ESR следует обратить внимание на следующие моменты:

Использовать качественную микросхему TL082 или аналог

Применить стабилизатор напряжения LM7805 или LM1117
Установить микросхему в панельку для удобства замены
Использовать измерительную головку с большой шкалой
Тщательно экранировать измерительные цепи
Сделать удобные измерительные щупы

В качестве корпуса можно использовать готовый пластиковый корпус подходящего размера или изготовить его самостоятельно из текстолита.

Калибровка измерителя ESR

Для точных измерений необходимо откалибровать прибор. Порядок калибровки следующий:

Установить «ноль» при замкнутых щупах
Измерить набор эталонных резисторов 0.1-10 Ом
Нанести метки на шкалу в соответствии с измеренными значениями
Проверить правильность показаний на других номиналах

Для калибровки потребуются прецизионные резисторы с допуском не хуже 1%. Можно также использовать цифровой мультиметр для контроля.

Особенности измерения ESR внутрисхемно

Измеритель ESR позволяет проверять конденсаторы без выпаивания из платы. Однако при этом следует учитывать ряд особенностей:

Параллельно подключенные элементы могут искажать результат измерения
Необходимо полностью обесточить проверяемое устройство
Конденсаторы большой емкости нужно предварительно разрядить
Нельзя измерять конденсаторы, зашунтированные низкоомными резисторами
Полупроводниковые элементы обычно не влияют на измерение

При внутрисхемных измерениях рекомендуется сравнивать показания для однотипных конденсаторов. Значительное отличие ESR какого-либо конденсатора от остальных может свидетельствовать о его неисправности.

Анализ результатов измерения ESR

При оценке измеренных значений ESR следует учитывать следующие факторы:

Номинальную емкость конденсатора
Рабочее напряжение

Температуру окружающей среды
Срок службы и условия эксплуатации

Для более точной оценки рекомендуется сравнивать измеренные значения с данными из справочников или документации производителя конденсаторов.

В общем случае, увеличение ESR в 2-3 раза от номинального значения говорит о начале деградации конденсатора. Увеличение в 5 и более раз является признаком явной неисправности.

Преимущества использования измерителя ESR

Применение измерителя ESR при ремонте электронной аппаратуры дает следующие преимущества:

Позволяет выявлять неисправные конденсаторы без видимых повреждений
Ускоряет поиск неисправностей в блоках питания и другой аппаратуре
Дает возможность оценить качество и состояние конденсаторов
Помогает предотвратить отказы аппаратуры из-за деградации конденсаторов

Измеритель ESR является незаменимым прибором для любого радиолюбителя и специалиста по ремонту электроники. Его использование существенно повышает эффективность диагностики и ремонта.

Схемы esr метров на к572пв5

Содержание

Содержание / Contents
↑ Начало
↑ Мой вариант схемы измерителя ESR
↑ Наладка
↑ К вопросу о точности вообще
↑ Моя печатная плата
↑ Итого
↑ Файлы
Измеритель ESR+LCF v3 – измеряет
Дополнительные функции:
Принципиальная схема.
Конструкция и детали.
Конструкция щупа:

Содержание / Contents

↑ Начало

↑ Мой вариант схемы измерителя ESR

Я внес минимальные изменения. Корпус — от неисправного «электронного дросселя» для галогеновых ламп. Питание — батарея «Крона» 9 Вольт и стабилизатор 78L05 . Убрал переключатель — измерять LowESR в диапазоне до 200 Ом надо очень редко (если приспичит, использую параллельное подключение). Изменил некоторые детали. Микросхема 74HC132N, транзисторы 2N7000 (to92) и IRLML2502 (sot23). Из-за увеличения напряжения с 3 до 5 Вольт отпала необходимость подбора транзисторов.
При испытаниях устройство нормально работало при напряжении батареи свежей 9,6 В до полностью разряженной 6 В.

Кроме того, для удобства, использовал smd-резисторы. Все smd-элементы прекрасно паяются паяльником ЭПСН-25. Вместо последовательного соединения R6R7 я использовал параллельное соединение — так удобнее, на плате я предусмотрел подключение переменного резистора параллельно R6 для подстройки нуля, но оказалось, что «нуль» стабилен во всем диапазоне указанных мною напряжений.

Удивление вызвало то, что в конструкции «разработанной в журнале» перепутана полярность подключения VT1 — перепутаны сток и исток (поправьте, если я неправ). Знаю, что транзисторы будут работать и при таком включении, но для редакторов такие ошибки недопустимы.

↑ Наладка

Наладка очень проста и заключается в установке чувствительности с помощью R4 при подключенном резисторе 2…5 Ом и установке нуля цифрового вольтметра на диапазоне 200mV.
Операции надо повторить несколько раз, далее можно убедиться в точности измерителя, подключая резисторы 0,1…5 Ом. Настраивать надо со штатными шнурами, плату хорошенько промыть, конденсатор С3 должен быть термостабилен.

↑ К вопросу о точности вообще

Начиная с 10 Ом, точность примерно 3% и ухудшается примерно до 6% при 20 Ом (200мВ), но точность при измерениях бракованных элементов не важна. Поскольку измерения проводятся при комнатной температуре, термонестабильность будет мала, испытаний на эту тему я не проводил.
При измерениях ESR конденсаторов в компьютерных блоках питания и на материнских платах, я пришел к выводу, что конденсаторы от 1000 мкФ с сопротивлением 0,5 Ом надо срочно выпаивать и отправлять в ведро, нормальное ESR 0,02…0,05 Ом. Попутно обнаружил, что у исправных конденсаторов ESR очень сильно зависит от температуры, так у конденсатора 22 мкФ ESR уменьшалась от тепла пальцев на 10%. Это объясняет, почему некоторые фанатичные лампадные конструкторы специально делают подогрев конденсаторов в катодных цепях с помощью проволочных обогревателей. По этой причине, а также по причине имеющегося сопротивления контактов считаю, что в измерения тысячных долей Ом нет особой необходимости.

На первом фото ЭПС конденсатора 0,03 Ом.

Желающие подробнее ознакомиться с принципом работы данного устройства могут прочитать оригинальную статью на стр. 19, 20 «Радио» №8 за 2011 год.

↑ Моя печатная плата

↑ Итого

Данный прибор работает у меня около месяца, его показания при измерениях конденсаторов с ESR в единицы Ом совпадают с прибором по схеме Ludens.
Он уже прошёл проверку в боевых условиях, когда у меня перестал включаться компьютер из-за емкостей в блоке питания, при этом не было явных следов «перегорания», а конденсаторы были не вздувшимися.

Точность показаний в диапазоне 0,01…0,1 Ом позволила отбраковать сомнительные и не выбрасывать старые выпаянные, но имеющие нормальную ёмкость и ESR конденсаторы. Прибор прост в изготовлении, детали доступны и дёшевы, толщина дорожек позволяет их рисовать даже спичкой.
На мой взгляд, схема очень удачна и заслуживает повторения.

↑ Файлы

Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Оригинальная статья в журнале «Радио» № 8 за 2011 год:
▼ radio-8-2011-esr-meter.7z 🕗 13/08/16 ⚖️ 1,09 Mb ⇣ 53

—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Читать также: Как отполировать нержавеющую трубу

Не секрет, что наибольшее число отказов современной аппаратуры происходит по вине оксидных конденсаторов. Это не только обрыв, потеря емкости, короткое замыкание, но и дефект, выражающийся в увеличении активной составляющей конденсатора.

Идеальный конденсатор, работая на переменном токе должен обладать только реактивным (емкостным) сопротивлением. Активная составляющая должна быть близка к нулю. Реально, хороший оксидный (электролитический) конденсатор должен обладать активным сопротивлением (ESR) не более 0,5-5 Ом (зависит от емкости, номинального напряжения). Практически, в аппаратуре, проработавшей несколько лет, можно встретить, казалось бы исправный конденсатор емкостью 10 мкФ с ESR до 100 Ом и более. Такой конденсатор, несмотря на наличие емкости, – негоден, и скорее всего является причиной неисправности или некачественной работы аппарата, в котором он работает.

На рисунке 1 показана схема приставки к мультиметру для измерения ESR оксидных конденсаторов. Чтобы измерить активную составляющую сопротивления конденсатора необходимо выбрать такой режим измерения, при котором реактивная составляющая будет очень мала. Как известно, реактивное сопротивление емкости снижается с увеличением частоты. Например, на частоте 100 кГц при емкости 10 мкФ реактивная составляющая буде менее 0,2 Ом. То есть, измеряя сопротивление оксидного конденсатора емкостью более 10 мкФ по падению на нем переменного напряжения частотой 100 кГц и более, можно утверждать, что. при заданной погрешности 10-20% результат измерения можно будет принять практически только как величину активного сопротивления.
И так, схема, показанная на рисунке 1, представляет собой генератор импульсов частоты 120 кГц, выполненный на логических инверторах микросхемы D1, делитель напряжения, состоящий из сопротивлений R2,R3 и тестируемого конденсатора СХ, и измерителя переменного напряжения на СХ, состоящего из детектора VD1-VD2 и мультиметра, включенного на измерение малых постоянных напряжений.
Частота установлена цепью R1-C1. Элемент D1.3 является согласующим, а на элементах D1.4-D1.6 сделан выходной каскад.

Подстройкой сопротивления R2 выполняют юстировку прибора. Так как в популярном мультиметре М838 нет режима измерения малых переменных напряжений (а именно с этим прибором у автора работает приставка), в схеме пробника имеется детектор на германиевых диодах VD1-VD2. Мультиметр измеряет постоянное напряжение на С4.
Источником питания служит «Крона». Это такая же батарея, как та, которой питается мультиметр, но приставка должна питаться от отдельной батареи.
Монтаж деталей приставки выполнен на печатной плате, разводка и расположение деталей которой показаны на рисунке 2.
Конструктивно приставка выполнена в одном корпусе с источником питания. Для подключения к мультиметру используются Собственные щупы мультиметра. Корпусом служит обычная мыльница.
От точек Х1 и Х2 сделаны коротенькие щупы. Один из них жесткий, в виде шила, а второй гибкий длиной не более 10 см, око-неченый таким же заостренным щупом. Эти щупы можно подключать к конденсаторам, как к немонтированным, так к расположенным на плате (выпаивать их не требуется), что значительно упрощает поиск дефектного конденсатора при ремонте. Желательно подобрать к этим щупам «крокодильчики» для удобства проверки немонтированных (или демонтированных) конденсаторов.

Микросхему К561ЛН2 можно заменить аналогичной К1561ЛН2, ЭКР561ЛН2, а с изменениями в плате – К564ЛН2, CD4049.
Диоды Д9Б – любые гарманиевые, например, любые Д9, Д18, ГД507. Можно попробовать применить и кремниевые.
Выключатель S1 – микротумблер предположительно китайского производства. У него плоские выводы под печатный монтаж.
Налаживание приставки. После проверки монтажа и работоспособности подключите мультиметр. Желательно частотомером или осциллографом проверить частоту на Х1-Х2. Если она лежит в пределах 120-180 кГц, -нормально. Если нет, – подберите сопротивление R1.
Подготовьте набор постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом, 5 Ом, 10 Ом, 15 Ом, 25 Ом, 30 Ом, 40 Ом, 60 Ом, 70 Ом и 80 Ом (или около того). Подготовьте лист бумаги. Подключите вместо испытуемого конденсатора резистор сопротивлением 1 Ом. Поверните ползунок R2 так, чтобы мультиметр показал напряжение 1 mV. На бумаге запишите «1 Ом = 1mV». Далее, подключайте другие резисторы, и, не меняя положение R2, делайте аналогичные записи (например. «60Ом = 17mV»).
Получится таблица расшифровки показаний мультиметра. Эту таблицу нужно аккуратно оформить (вручную или на компьютере) и наклеить на корпус приставки, так чтобы таблицей было удобно пользоваться. Если таблица бумажная, – наклейте на её поверхность скотч-ленты, чтобы защитить бумагу от истирания.
Теперь, проверяя конденсаторы, вы считываете показания мультиметра в милливольтах, затем по таблице примерно определяете ESR конденсатора и принимаете решение о его пригодности.
Хочу заметить, что эту приставку можно приспособить и для измерения емкости оксидных конденсаторов. Для этого нужно существенно понизить частоту мультивибратора, подключив параллельно С1 конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Для удобства можно сделать переключатель «С / ESR». Так же потребуется сделать еще одну таблицу, – со значениями емкостей.
Желательно, для соединения с мультиметром использовать экранированный кабель, чтобы исключить влияние наводок на показания мультиметра.

Читать также: Как подключить светодиодную ленту к выключателю 220

Аппарат, на плате которого вы ищите неисправный конденсатор, должен быть выключен, как минимум за полчаса до начала поисков (чтобы конденсаторы, имеющиеся в его схеме, разрядились).
Приставку можно использовать не только с мультиметром, но и с любым прибором, способным измерять милливольты постоянного или переменного напряжения. Если ваш прибор способен измерять малое переменное напряжение (милливольтметр переменного тока или дорогой мультиметр) можно детектор на диодах VD1 и VD2 не делать, а измерять переменное напряжение прямо на испытуемом конденсаторе. Естественно, табличку нужно делать под конкретный прибор, с которым вы планируете работать в дальнейшем. А в случае использования прибора со стрелочным индикатором можно на его шкалу нанести дополнительную шкалу для измерения ESR.

Литература:
1 С Рычихин. Пробник оксидных конденсаторов Радио, №10, 2008, стр.14-15.

Давно не секрет, что половина отказов в современной бытовой технике связана с электролитическими конденсаторами.
Вздувшиеся конденсаторы видно сразу, но есть и такие, которые выглядят вполне нормально. Все неисправные конденсаторы имеют потерю ёмкости и увеличенное значение ESR, или только увеличенное значение ESR(ёмкость нормальная или выше нормы).
Вычислить их – не так просто, приходится выпаивать их, если параллельно подключено несколько конденсаторов, или параллельно к измеряемому конденсатору подключены какие либо шунтирующие элементы, проверять и исправные запаивать обратно. Многие конденсаторы приклеены к плате, находятся в труднодоступных местах и демонтаж/монтаж их, занимает много времени. Ещё при нагревании, неисправный конденсатор может на время восстанавливать работоспособность.
Поэтому радиомеханики, да и не только они, мечтают иметь прибор для проверки исправности электролитических конденсаторов, внутри-схемно, не выпаивая их.
Хочу огорчить, на все 100% – это не возможно. Не возможно правильно измерять ёмкость и ESR, но проверить исправность электролитического конденсатора без выпаивания, во многих случаях возможно по увеличенному значению ESR.
Неисправные конденсаторы с увеличенным ESR и нормальной ёмкостью встречаются часто, а с нормальным ESR и с потерей ёмкости нет.
Уменьшение ёмкости от номинальной на 20% – не считается дефектом, это нормально даже для новых конденсаторов, поэтому для начальной дефектации электролитического конденсатора достаточно измерить ESR. Показания ёмкости при внутрисхемных измерениях, только для информации и в зависимости от шунтирующих элементов схемы, могут быть значительно завышенными или не измеряться.

Ориентировочная таблица допустимых значений ESR, приведена ниже:

Было разработано несколько версий измерителя ESR.
Измеритель ESR+LCF v3 (третья версия), разрабатывался с учётом максимальных возможностей при внутрисхемных измерениях. Кроме основного измерения ESR (на дисплее Rx>x.xxx), имеется дополнительная функция для внутрисхемного вычисления ESR, названная анализатором – «aESR» (на дисплее a x.xx).
Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно). Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR.
При измерении исправного конденсатора “aESR” и “ESR” близки по значению. На дисплее дополнительно выводится значение “aESR”.
Эта функция не имеет прототипа, поэтому на момент подготовки основной документации, был очень не большой опыт в её использовании.

На данный момент, есть множество положительных отзывов от разных людей с рекомендациями по её использованию.
Данный режим не даёт сто процентного результата, но при знании схемотехники и накопленном опыте – эффективность данного режима велика.
Результат внутрисхемного измерения, зависит от шунтирующего влияния элементов схемы.
Полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды) не оказывают влияния на результат измерения.
Наибольшее влияние оказывают низкоомные резисторы, индуктивности, а так же другие конденсаторы, подключенные к цепям измеряемого конденсатора.
В местах, где шунтирующее влияние на проверяемый конденсатор не велико, неисправный конденсатор хорошо измеряется в обычном режиме «ESR», а в местах, где шунтирующее влияние велико, неисправный конденсатор (не выпаивая) можно вычислить только с помощью «анализатора – aESR».

Следует помнить, что при внутрисхемных измерениях исправных электролитических конденсаторов, показания «aESR» в большинстве случаев немного выше показаний «ESR». Это нормально, так как многочисленные соединения с измеряемым конденсатором, вносят погрешность.

Наиболее сложными местами для измерения, являются схемы с одновременным шунтированием множеством элементов разных видов.

Читать также: Рэс9 рс4524 200 характеристики

На схеме выше, неисправный конденсатор С2+1ом, шунтируется C1+L1+C3+R2.

При измерении такого конденсатора, значение ESR в норме, а анализатор показывает ”0,18” – это превышение нормы.

К сожалению, не всегда удаётся внутри-схемно определить исправность электролитического конденсатора.
Например: в материнских платах по питанию процессора не получится, там слишком велико шунтирование. Радиомеханик, как правило, ремонтирует однотипную аппаратуру, и со временем у него накапливается опыт, и он уже точно знает в каком месте и как диагностируются электролитические конденсаторы.

И так, что же может мой измеритель.

Измеритель ESR+LCF v3 – измеряет

ESR электролитических конденсаторов	0 – 50 Ом
Ёмкость электролитических конденсаторов	0,1 – 60 000 мкФ
Ёмкость неэлектролитических конденсаторов	1 пФ – 2,0 мкФ
Индуктивность	0,1 мкГн – 1,0 Гн
Частоту	до 50 мГц
Напряжение питания	батарея 7 – 9 вольт
Ток потребления	10 – 30 мА

Дополнительные функции:

– В режиме ESR можно измерять постоянные сопротивления 0. 001 – 100Ом, измерение сопротивления цепей, имеющих индуктивность или ёмкость, невозможно (т.к. измерение производится в импульсном режиме и измеряемое сопротивление шунтируется). Для корректного измерения таких сопротивлений необходимо нажать кнопку «+» (при этом измерение производится при постоянном токе 10мА). В этом режиме диапазон измеряемых сопротивлений равен 0.001 – 20Ом.
– В режиме ESR при нажатой кнопке «L/C_F/P» включается функция внутрисхемного анализатора ( подробное описание см. далее).
– В режиме частотомера при нажатой кнопке «Lx/Cx_Px» включается функция «счетчик импульсов» (непрерывный счёт импульсов поступающих на вход “Fx“). Обнуление счетчика производится кнопкой «+».
– Индикация разряда батареи.
– Автоматическое отключение – около 4х минут (в режиме ESR-2мин.). По истечении времени простоя, загорается надпись «StBy» и в течении 10 сек, можно нажать любую кнопку и продолжится работа в том же режиме.

В современной технике электролитические конденсаторы часто шунтируются индуктивностью менее 1 мкГн и керамическими конденсаторами. В обычном режиме здесь, измеритель не способен выявить неисправный электролитический конденсатор без выпаивания. Для этих целей, добавлена функция внутрисхемного анализатора.
Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно). Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR(Rx) = aESR(a). На дисплее дополнительно выводится значение aESR (a). Наиболее эффективна данная функция при измерении ёмкостей выше 300мкФ. Для включения этой функции необходимо нажать кнопку «L/C_F/P».

Принципиальная схема.

«Сердцем измерителя является микроконтроллер PIC16F886-I/SS. В этом измерителе также, без изменения прошивки, могут работать и микроконтроллеры PIC16F876, PIC16F877.

Конструкция и детали.

ЖК – индикатор на основе контроллера HD44780, 2 строки по 16 знаков.
Контроллер – PIC16F886-I/SS.
Транзисторы BC807 – любые P-N-P, близкие по параметрам.
ОУ TL082 – любой этой серии (TL082CP, AC и др.). Возможно применение ОУ MC34072. Применение других ОУ (с другим быстродействием) не рекомендуется.
Полевой транзистор P45N02 – 06N03, P3055LD и др., подходит практически любой из материнской платы компьютера.
Дроссель L101 – 100мкГн +-5%. Можно изготовить самому или применить готовый. Диаметр провода намотки должен быть не менее 0.2мм.
С101 – 430–650пФ с низким ТКЕ, К31-11-2-Г – можно найти в КОС отечественных телевизоров 4-5 поколения ( КВП контура ).
С102, С104 4–10мкФ SMD – можно найти в любой старой компьютерной материнской плате Пентиум-3 возле процессора, а также в боксовом процессоре Пентиум-2.
BF998 – можно найти в СКВ, телевизоров и видеомагнитофонов ГРЮНДИК.
SW1 (размер7*7mm)- обратите внимание на распиновку, встречаются двух типов. Разводка печатной платы соответствует рис 2.

Печатная плата выполнена из одностороннего стеклотекстолита.

Одновременно печатная плата служит основанием для корпуса. По периметру платы припаяны полоски стеклотекстолита шириной 21мм.

Крышки сделаны из чёрной пластмассы.

Сверху расположены кнопки управления, а спереди три гнезда типа «ТЮЛЬПАН», для съёмного щупа. Для режима “R/ESR” – гнездо более высокого качества.

Конструкция щупа:

В качестве щупа, использован металлический штекер типа « тюльпан». К центральному выводу припаяна игла.

Из доступного материала для изготовления иглы можно использовать латунный стержень, диаметром 3мм. Через некоторое время, игла окисляется и для восстановления надёжного контакта, достаточно протереть кончик, мелкой наждачной бумагой.

Ниже в архиве есть все необходимые файлы и материалы для сборки и настройки данного измерителя.

Удачи всем и всего наилучшего!

Архив Измеритель ESR+LCF v3.

Простейший измеритель ESR электролитических конденсаторов / Хабр

Собственно, как я уже когда-то очень давно обещал, расскажу про простейший измеритель ESR. В дальнейшем буду писать не ESR, а ЭПС(эквивалентное последовательное сопротивление), поскольку лень переключать раскладку. И так, кратко, что же такое ЭПС.

ЭПС можно представить в виде резистора, включенного последовательно с кондесатором.
На данной картинке — R. Собственно, у исправного конденсатора этот показатель измеряется долями Ома, для конденсаторов малой емкости (до 100мкф) может достигать 2-3 Ом. Более подробно значения ЭПС для исправных конденсаторов можно найти в справочных данных производителей. Со временем, из-за испарения электролита, это сопротивление увеличивается, что приводит к повышению мощности потерь. Как результат конденсатор сильнее нагревается, что еще сильнее ускоряет процесс испарения электролита и приводит к потере емкости.

На практике ремонта точное измерение ЭПС не нужно. Достаточно считать любой конденсатор с ЭПС выше 1-2 Ом неисправным. Можно считать это спорным утверждением, в интернете достаточно легко найти целые таблицы с значениями ЭПС для конденсаторов различной емкости.

Однако я убеждался неоднократно, что приблизительной оценки вполне достаточно. Не говоря уже о том, что результаты измерения ЭПС одних и тех же конденсаторов(новых), одного и того же производителя сильно разнятся в зависимости от партии, времени года и фазы луны.
Я использую простой измеритель на копеечной микросхеме. Разработал его Manfred Mornhinweg.

Конструкция довольно простая, но привлекательна своей нетребовательностью к трансформатору. Из недостатков — шкала получается «широкая», в моем случае 0-20ом. Соответственно, нужна большая измерительная головка, т.н. «магнитофонные» (из индикаторов уровня магнитофонов), не подойдут — будет неудобно работать.
В качестве трансформатора автор намотал две обмотки 400 и 20 витков на ферритном кольце 19х16х5мм 2000НМ. Однако можно поступить значительно проще — использовать трансформатор дежурки из любого ATX блока питания. Достаточно заменить R8 на подстроечный многооборотный резистор 3296W сопротивлением 51к.

При помощи этого резистора можно будет увеличить коэффициент усиления измерительного усилителя и компенсировать недостаточный коэффициент трансформации. LM7805 необходимо заменить на LM1117-5, это снизит потребляемый ток, плюс нижний порог напряжения питания опустится примерно до 6.5В. Стабилизатор обязателен, иначе шкала будет плавать в зависимости от напряжения питания. Для питания я использовал обычную «Крону». Саму микросхему обязательно поставьте в панельку!

Настройка прибора сводится к установке «нуля» и калибровке шкалы. Для калибровки шкалы используются низкоомные резисторы с допусками 0.5% и сопротивлениями от 0 до 2-5 Ом. Калибровка производится следующим образом — снимаем защитное стекло с индикаторной головки. Включаем прибор и измеряем сопротивление эталонных резисторов. Смотрим, куда отклоняется стрелка и ставим в этом месте на шкале метку с соответствующим сопротивлением. Так размечаем шкалу.
Измеряемые низковольтные конденсаторы(до 50-80 вольт без проблем) разряжаются резисторами R5, R6 и первичной обмоткой трансформатора.

«Сетевые» емкости(те, которые после диодного моста в импульсных БП) я предварительно разряжаю приспособой, сделанной из резистора 510 Ом/1Вт, иглы от шприца, крокодила и корпуса гелевой ручки. В теории цепочка R5-R6 должна разрядить и такие емкости, но на практике, выбивает TL062 🙂 Именно поэтому ее надо ставить в панельку -чтобы быстро заменить. Но надежнее — предварительно разрядить «сетевую» емкость.
В целом — очень удачный прибор — дешев, прост, не требователен к трансформатору.

Измерение ESR алюминиевого электролитического конденсатора — Блог — WorkBench Wednesdays

Одним из моих увлечений является коллекционирование старинных компьютеров. Компьютеры в моей коллекции включают Apple IIgs, Atari 400, TI 99/4A, Commodore 64 и Sinclair ZX-81, и это лишь некоторые из популярных. Как и вся электроника, эти системы содержат конденсаторы. Любой, кто собирал ретро-игровые системы, компьютеры или аудиоаппаратуру, знает, что нужно искать крышки, из которых вытек электролит. Но что, если вы не видите видимых повреждений, какие измерения вы можете провести, чтобы убедиться, что срок службы алюминиевого электролита истек? (Или близко к этому.) В этом посте я покажу два измерения для рассмотрения и покажу пару способов их сделать.

Пример схемы построения из 35В 100мкФ КЕМЕТ ЭШ45В 100мкФ КЕМЕТ ЭШ.

Почему меняется СОЭ?

Алюминиевые электролитические конденсаторы до 1990-х годов использовали в своей конструкции жидкий электролит. Со временем эта жидкость высыхает. Частично это высыхание происходит просто из-за испарения, но это не основной фактор. Мы называем это жидким электролитом, но это больше похоже на пасту — кислотную пасту. Его уровень pH имеет неприятный побочный эффект разрушения диэлектрического слоя конденсатора. Хорошей новостью является то, что при его разрушении приложенное напряжение вызывает новый рост слоя. Но как он растет? Помните, что диэлектрический слой представляет собой оксид алюминия. Оксидам нужен кислород. Этот кислород поступает из электролита.

Пример диаграммы срока службы алюминиевого электролита (также из KEMET ESH)

Таким образом, электролит разрушает и восстанавливает диэлектрический слой. Этот процесс является причиной того, что алюминиевые электролитические конденсаторы имеют номинальный «срок службы», связанный с ними. В конце концов, в электролите заканчивается кислород, что способствует (повторному) росту оксида. В этот момент ток утечки и его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) становятся очень высокими. После того, как любой из этих параметров превышает предел, считается, что срок службы деталей истек.

Измеряя ток утечки или ESR конденсатора, мы можем определить, достиг ли он конца своего срока службы или нет. Кроме того, в зависимости от доступной истории данных вы можете оценить оставшийся срок службы.

Это не просто винтаж

Очевидно, что проверка состояния конденсатора необходима при ремонте старинной электроники. Однако это не единственный вариант использования этих измерений. При устранении неполадок любого электронного устройства полезно иметь возможность проверить, не поврежден ли конденсатор. Если вы проектируете новую схему, вы можете охарактеризовать компоненты от разных поставщиков, чтобы оценить, насколько хорошо несколько источников работают в вашем проекте.

Или, может быть, вы параноик, как и я, и хотите убедиться, что компоненты работают, прежде чем использовать их, даже если они новые.

Измерение утечки и ESR

Вы можете подумать, что для измерения «эквивалентного последовательного сопротивления» вы устанавливаете мультиметр на омы, прикасаетесь к щупам и смотрите, что он измеряет. Ну, это не так. При этом вы измеряете сопротивление изоляции (IR) диэлектрического слоя. Помните, что диэлектрик конденсатора является изолятором. Через него не должен проходить ток. Однако настоящие конденсаторы имеют некоторую утечку.

I R = V _{M a x} I _{L e a k} =25 V 14 n A =1,79 G Ом

Измерение IR включает зарядку конденсатора в течение нескольких минут, а затем измерение тока. Сделайте немного математики с законом Ома, и теперь вы знаете ток утечки или сопротивление изоляции для конденсатора. Конечно, это зависит от типа конденсатора, но знайте, что это значение будет в Мега-, Гига- или Тера-омах.

В компоненте сопротивления ESR преобладают провода и материалы, соединяющие емкостной элемент с внешним миром.

Упрощенное измерение ESR

Итак, как же измерить эквивалентное последовательное сопротивление? Нам нужно измерить сопротивление компонента без зарядки емкостного элемента. Вместо сигнала постоянного тока, как при измерении сопротивления изоляции, ESR необходимо измерять с помощью низковольтного сигнала переменного тока. Глядя на характеристики конденсатора, вы обнаружите, что ESR указано для таких частот, как 100 Гц или 100 кГц. По мере увеличения частоты ESR электролита снижается из-за его конструкции. Таким образом, для медленной массовой развязки число 100 Гц фактически равно ESR на постоянном токе. При использовании с импульсным стабилизатором более высокая частота 100 кГц дает более подходящую оценку ESR конденсатора.

Далее в посте я подробно расскажу, как измерить СОЭ. Перед этим рассмотрим более простое измерение тока утечки.

Измерение тока утечки

Когда я могу удалить конденсатор из цепи, я обычно использую ток утечки как меру его состояния. Для этого простого измерения требуется только блок питания, мультиметр и немного терпения. В идеале блок питания должен иметь возможность ограничивать ток. Если ваш источник питания не работает, то резистор работает нормально. Задача мультиметра — измерять ток.

В этом видеоролике «Схема обучения 42: замена MLCC полимерными конденсаторами» я показываю, как выполнить это измерение.

Вот необходимые шаги:

Ограничьте подачу до менее 100 мА, 10 мА или 1 мА. Выберите наименьшее значение, которое может обеспечить ограничитель вашего предложения.
Установите напряжение равным номинальному напряжению конденсатора. (Другой вариант — установить напряжение в соответствии с приложенным напряжением цепи.)
Подсоедините источник питания к конденсатору, установив между ними мультиметр для измерения тока.
Включите питание.
Подождите 5 минут.
Посмотрите текущее измерение.

Если вы измеряете старые конденсаторы, например, из старинной электроники, я настоятельно рекомендую начинать с 25% от номинального напряжения. После измерения утечки на этом уровне увеличьте его на 25 %, пока не достигнете полного номинального напряжения. Если диэлектрик конденсатора сильно поврежден, даже при токе 100 мА энергии достаточно для катастрофического отказа.

Пределы тока утечки ESH

Через 5 минут конденсатор в основном заряжен. Потребление тока в этот момент связано с само заживлением диэлектрика. Но что такое хорошая ценность? Большинство спецификаций конденсаторов указывают предел с некоторой частью их CV. Например, ESH от KEMET говорит, что максимальный ток утечки составляет 1-4% от емкости, умноженной на напряжение. Если у вас нет таблицы данных для конкретного конденсатора, 5 или 10% от CV являются консервативным ориентиром.

Следует наблюдать за тем, что происходит с этим током с течением времени. Когда 5-минутная отметка приближается, а затем проходит, ток должен продолжать снижаться, хотя и с гораздо меньшей скоростью. Признаком того, что срок службы электролита подходит к концу, является то, что ток остается относительно высоким. Если это произойдет, то следующее, что вам нужно проверить, это ESR.

Измерение ESR с помощью осциллографа (сложный способ)

Хотя для измерения тока утечки используются простые инструменты, измерение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) немного сложнее. Как я упоминал ранее, вам понадобится небольшой сигнал переменного тока. Когда дело доходит до переменного тока, вы можете сразу подумать о синусоиде, но на самом деле работает все, что имеет изменяющуюся составляющую, также известную как dv/dt. Например, вы можете использовать импульс от функционального генератора.

Если у вас есть осциллограф и функциональный генератор, вам понадобится только резистор на 47 Ом. В идеале вы должны использовать прецизионный резистор на 50 Ом, но я не уверен, у скольких людей он лежит под рукой. Для этого измерения вы строите делитель переменного напряжения, измеряя падение напряжения на конденсаторе. Сопротивление R1 делителя напряжения составляет 100 Ом, а R2 — это испытуемый конденсатор. Сопротивление резистора R1 равно 100 Ом, потому что генератор функций имеет выходное сопротивление 50 Ом, и я добавил резистор на 47 Ом. Используя немного математики, вы можете определить ESR. Я узнал об этом методе от Джеффа Грэма.

Измерение ESR с помощью осциллографа и функционального генератора

Для сигнала переменного тока настройте генератор импульсов на вывод импульса от 0 до 10 В с длительностью включения около 1 мкс. Перерыв должен быть относительно долгим. Вам нужен короткий импульс с медленной частотой повторения. Идея состоит в том, что вы хотите быстро подать напряжение, увидеть мгновенное падение напряжения, а затем позволить конденсатору разрядиться.

В моей установке, в зависимости от конденсатора, я не всегда мог заставить свои сигналы колебаться от 0 В. Поэтому я использовал курсоры для измерения размаха напряжения от начального уровня до ESR. уровень падения напряжения. На правом снимке экрана я увеличил масштаб краевого события и обвел точки пика к пику курсора. Этот метод вносит некоторую неточность, но его достаточно для оценки СОЭ. (Для немного большей точности вы можете включить усреднение сигнала.)

R 2 = R 1 × 1 ( V _{I N} V _{O U _{O U 4008.10051 40051 40051 2 40051) 2 40051) В 135 м В −1) = 1,35 Ом}}

Ом. Почему я выбрал 47 Ом? Чтобы немного упростить математику. В знаменателе получается 14,19, что при умножении на 100 Ом дает 1,42 Ом. Дело в том, что из-за 100 Ом и 10 вольт вам просто нужно увидеть напряжение на R2 и умножить его на 10, чтобы получить ESR. В конце концов, впрочем, для меня это было неважно. Я использовал математическую функцию на моем осциллографе R&S RTM3000, чтобы умножить аналоговый канал на постоянное значение, что сделало за меня математические вычисления. Результатом является значение 1,35 Ом, обведенное кружком на правом снимке экрана.

Метод осциллографа для измерения ESR конденсатора является качественным измерением. Это дает вам порядок величины, но это не точное измерение. Мост LCR (индуктор, конденсатор, резистор) использует методы, подобные мосту, для измерения ESR, поэтому он намного точнее. Тем не менее, чтобы проверить, является ли конденсатор «хорошим» или нет, осциллограф работает нормально. Настоящим недостатком является то, что это может занять много времени, чтобы настроить и сделать.

Если вам нужно измерить только несколько конденсаторов, это, вероятно, нормально.

Измерение ESR с помощью ESR-метра (простой способ)

В качестве альтернативы, если вы используете измеритель, предназначенный для измерения ESR, процесс измерения до смешного прост. Одним из таких измерителей является Atlas ESR70 от PEAK Electronics. Сообщество element14 великодушно прислало мне один и несколько крышек для тестирования. Вы можете увидеть мой обзор ESR70 здесь.

atlas ESR70 от PEAK electronic design

В случае ESR70 сначала отображается значение ESR конденсатора, а затем емкость. В моих коротких экспериментах я обнаружил, что измерения повторяемы. Я также обнаружил, что результаты согласуются с результатом масштаба. Но дело в том, что для настройки не потребовалось никаких усилий. Прикрепил колпачок, нажимаю, а потом получаю номер. Кроме того, я провел быстрое сравнение внутрисхемных и внесхемных преобразователей. ESR был немного другим, но достаточно близким, чтобы понять, что срок службы конденсатора еще не истек.

В целом, этот счетчик стоит около 100 долларов, и это очень удобно. Метод осциллографа, описанный выше, отлично работает в крайнем случае или если вам нужно время от времени проводить измерения. В моем случае я всегда оцениваю винтажную электронику, прежде чем включать ее. С ESR70 я могу быстро проверить все большие конденсаторы на наличие не только визуальных повреждений.

Как тогда ESR70 измеряет ESR?

Итак, теперь, когда я показал вам ручной метод и специализированный инструмент, мне стало интересно, что делает ESR70ESR70 для измерения ESR. Итак, я подключил его к своему прицелу. На скриншоте ниже у меня есть осциллограф, подключенный к измерителю, при измерении осевого алюминиевого электролитического конденсатора. Я настроил осциллограф так, чтобы он зафиксировал один разворот за пару секунд, чтобы мы могли увидеть поведение измерителя.

Измерения емкости конденсатора ESR70

При выполнении теста есть два разных режима. Первый использует несколько импульсов с интервалом 100 кГц для оценки ESR. Поскольку я использовал такую длинную развертку, частота дискретизации значительно уменьшилась. Когда я увеличил секцию СОЭ, я увидел только небольшие всплески. Я не уверен, действительно ли это импульсы или какая-то другая форма волны. В любом случае, это частота, которую мне было интересно увидеть. Затем он заряжает конденсатор, чтобы измерить время нарастания и определить емкость.

Я еще не сравнил этот сигнал с конденсаторами с разными значениями ESR, чтобы увидеть, как изменяются пики. Я подозреваю, что измерение очень похоже на метод осциллографа и генератора функций, упомянутый выше.

К вашему сведению, скоро выйдет видеообзор ESR70. Следите за страницей среды Workbench, чтобы узнать, когда он будет выпущен.

Что лучше Течь или СОЭ?

Поскольку есть два измерения, чтобы определить состояние конденсатора, какое из них лучше использовать? Помните, что ток утечки и ESR рассказывают разные, но связанные истории для конденсатора. Ток утечки возникает из-за разрушения диэлектрического слоя. В алюминиевом электролите ESR указывает на оставшийся срок службы электролита.

Если вы можете удалить конденсатор из цепи, вы должны измерить оба, чтобы полностью оценить конденсатор. Но если вы не можете удалить конденсатор, то вы ограничены только попыткой измерения ESR. Утечка не может быть измерена в цепи, потому что это связано с приложением напряжения к конденсатору. Это напряжение в конечном итоге подаст питание на остальную часть схемы.

Метод, используемый внутрисхемным тестером, таким как ESR70, имеет хорошие шансы на измерение ESR в цепи. Другие элементы могут повлиять на его чтение, но, по крайней мере, он должен дать вам хорошее представление о том, нашли ли вы свою проблему или нет.

Связанное видео

Для видео Workbench Wednesdays я рассмотрел ESR70. В этом эпизоде я детально рассмотрю ESR70, включая разборку. Дизайн шокирующе прост. Он основан на микроконтроллере PIC и нескольких микросхемах. Я впечатлен тем, что PEAK смог упаковать в такую маленькую коробку. Ближе к концу я даже подключил его к своему осциллографу, чтобы понять, как он производит измерения.

Заключение

Измерить ESR конденсатора не просто, но и не сложно. Для устранения неполадок методы и инструменты, показанные выше, прекрасно работают. Однако, если вам нужны подробные данные о характеристиках, вам, вероятно, следует обратиться к специализированному настольному прибору LCR, который использует несколько более продвинутые методы. Но. Если ваша цель — проверить, хорош ли большой электролит, то вам подойдет либо осциллограф, либо метод ESR70.

Приходилось ли вам раньше измерять конденсаторы? Что вы наделали? Или у вас есть история о том, когда вы ДОЛЖНЫ были измерить конденсатор перед подачей питания? Оставляйте комментарии с вашими историями.

P.S. Я должен отметить, что PEAK предлагает ряд измерителей для конкретных компонентов.