Вопросы и замечания по статьям и схемам, представленным на нашем сайте

При поддержке РадиоКОТструктор.ру


Ответить

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Пт июл 30, 2021 03:18:46

Интеересный вопрос.


Скорее LOW получится здесь, перевод публикации из журнала Elektor Electronics, Манчестер.
Мой перевод и редактирование.
==========
TEST&MEASUREMENT
14 Elektor Electronics 9/2002
Capacitor ESR Tester

the good, the bad and the leaky…
Design by Flemming Jensen
How about an in-circuit capacitor tester to take the strain out of tracking
down faulty capacitors? No need to solder out any capacitor, simply check
it in-circuit, from thousands of microFarads down to a hundred
nanoFarads...
ИСПЫТАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ
14 Электор Электроникс 9/2002
Тестер ESR конденсаторов


Изображение

Хороший, плохой, условно годный....
Дизайн Флемминга Дженсена

Как насчет встроенного тестера конденсаторов, который может снять проблемы при диагностике
неисправных конденсаторов? Нет необходимости отпаивать какой-либо конденсатор, просто проверьте
его в цепи, от тысяч микрофарад до ста наноФарад.
В большинстве случаев параллельные дроссели и резисторы с низким сопротивлением не
являются проблемой. Даже закороченные конденсаторы могут быть обнаружены в цепи, и полярность их не имеет
значения для тестера. Высокое ESR ? Заменить!
Наиболее важным свойством
конденсатора является его емкость, но
помимо этого есть еще один важный
фактор, а именно так называемое ESR,
или Эквивалентное последовательное сопротивление.
Идеальный конденсатор-это чисто реактивный
компонент с фазовым
углом 90 градусов между током и напряжением.
Однако в реальном мире конденсатор
необходимо смоделировать как идеальный
конденсатор включенный последовательно с резистором,
который и вносит потери. Эквивалентная
схема показана на рисунке 1.
Конечно,
емкость можно измерить
с помощью измерителя емкости, который
в настоящее время довольно распространен, но,
к сожалению, этот тест ничего не скажет
о качестве конденсатора —
нам также нужно знать ESR.
Со временем электролиты, как правило,
высыхают, что приводит к повышению их ESR и
неизбежному падению напряжения внутри
конденсатора. Очевидно, что чистое реактивное сопротивление
Xc не может выделять тепло из-за
90-градусного сдвига фазы между
напряжением и током, но ESR может,
и в коммутационных цепях возникающее
тепло приведет к дальнейшему ухудшению
качества конденсатора, т.е.
дальнейшему повышению ESR. Это довольно распространенное явление.
Бывает что электролит, который на первый
взгляд потерял всего только несколько
процентов от номинальной емкости,
имеет ESR в диапазоне сотни
Ом. Очевидно, что такой компонент
действует как нагрузка,
которая просто нагревает конденсатор и потребляет много энергии.

Как ESR влияет
на работу схемы?

В быстродействующих коммутационных цепях низкое ESR может иметь решающее значение для правильной работы схемы.
Например, в телевизорах высокое ESR конденсаторов может привести к невозможности выхода
из режима ожидания, неправильной высоте или ширине изображения, проблемам с синхронизацией, помехам
или звуковым сигналам. В импульсных источниках питания высокое значение ESR может привести
к перегоранию полупроводников, перегоранию предохранителей или отсутствию запуска. В силовых цепях повышенное значение
ESR приведет к перегреву конденсаторов и, в конечном итоге,
поломке устройства. Обычный метод устранения этих проблем включает
в себя выпаивание конденсаторов, измерение их емкости и впаивание хороших вместо плохих.
Действительно утомительное дело, но что еще хуже, так это то, что неисправные конденсаторы часто не показывают снижение
своей емкости, и их снова запаивают. И устранение подобных неисправностей становится
действительно трудоемким.
Изображение
Рисунок 1. Наиболее важным свойством
конденсатора является его емкость, но помимо этого
есть еще один важный фактор, а именно так называемый
ESR или Эквивалентное последовательное сопротивление.

Принцип измерения
На испытываемый конденсатор
подается
прямоугольный сигнал типа меандр частотой 100 кГц. Значение ESR
определяется путем измерения падения переменного
напряжения на испытываемом конденсаторе. Если
емкость достаточно велика для данной частоты, падение напряжения
на внутреннем реактивном
сопротивлении незначительно и будет вызвано только величиной ESR. Это напряжение преобразуется
в постоянный ток и подается на вольтметр.
Преобразование сигнала переменного тока частотой 100 кГц
в постоянный (в диапазоне милливольт) представляет
собой актуальную задачу проектирования. Кроме того,
преобразование должно быть
как можно более линейным, поэтому мы и
хотим использовать обычный 200-мВ диапазон
показания вольтметра. Само собой разумеется что обычного диодного выпрямителя будет
недостаточно, а активному диодному выпрямителю
с операционными усилителями будет сложно
работать при частоте 100 кГц величиной в несколько
милливольт.Правильное решение,
— это синхронный выпрямитель--по сути, преобразователь полярности, управляемый
тем же генератором, который
подает тестовый сигнал 100 кГц.
Эта схема работает на удивление хорошо
и к тому же дешева!
Упрощенная версия схемы
показана на рисунке 2.
Изображение
Рисунок 2. Иллюстрация принципа работы. Если предположить, что C.U.T. представляет собой конденсатор 100 мкФ с ESR 10 Ом, реактивное сопротивление равно
пренебрежимо мало, а СОЭ, являющееся чисто омическим, преобладает.

Здесь предполагается, что испытываемый конденсатор имеет емкость 100 мкФ и ESR 10 Ом.
Как видно, реактивное сопротивление
незначительно, и ESR, который является
чисто резистивным, доминирует.
Хотя вышеуказанный принцип работает хорошо,
требуется дальнейшее снижение реактивного влияния.
На рисунке 3 показан пример, где
испытываемый конденсатор-это емкость 0,1 мкФ- ESR которого равно нулю Ом.
Как упоминалось выше, мы используем относительно высокую
частоту, чтобы сделать реактивное сопротивление незначительным,
позволяя при этом тестировать даже самые маленькие конденсаторы, такие как 0,1 мкФ.
Изображение
Рисунок 3. Второй гипотетический тест: C.U.T. представляет собой конденсатор емкостью 0,1 мкФ с ESR 0 Ом.

Для этого необходимо
еще больше уменьшить влияние начала
интегрирования формы сигнала.
ESR равен нулю, а реактивное сопротивление равно 15 ом. Как видно, интегрирование сигналов,
подаваемых на входы дифференциального усилителя
приводят к тому, что на выходе получается пилообразный ток с центром около нуля вольт.
После интеграции в следующей RC-цепи
в схему вольтметра подается уровень постоянного тока нулевого напряжения. Если испытываемый конденсатор также
имеет ESR, скажем, 10 Ом, пилообразный
сигнал на выходе все равно будет иметь ту же форму.
Однако он будет смещен в положительном направлении на величину, представляющую значение ESR. После интегрирования пилообразного напряжения на выходе окажется правильное значение 10 Ом (за исключением реактивного сопротивления 15 Ом)

Что это? Электролитический конденсатор с низким ESR или короткозамкнутый конденсатор?
Вы можете задаться вопросом, тестируете ли Вы
электролит с очень низким ESR или просто короткозамкнутый? Для ответа на этот вопрос обычно достаточно теста на Омы.
Нет необходимости доставать мультиметры—одним нажатием кнопки тестер ESR становится Омметром постоянного тока, и Ваш дисплей покажет более высокое значение в Омах. Если это не так,
то, скорее всего, у Вас на
руках короткозамкнутый конденсатор.
Некоторые практические
значения ESR? Пожалуйста.
Ну так что же такое высокое ESR?
Конечно же это зависит от того, где используется конденсатор,
типа, марки, номинального напряжения и.т.д.
Электролитический конденсатор емкостью 2200 мкФ с ESR 10 ом может быть и хорош в линейном источнике питания, в то же время как
2200 мкФ, имеющий ESR 1 Ом, может быть
совершенно недопустимым для импульсных блоков питания.
В общем, если есть большой конденсатор, как в этом
примере, и он показывает более одного Ом, Вы
должны заподозрить неладное и провести сравнение
с аналогичным исправным компонентом. Но не волнуйтесь! Это
не займет много времени и Вы сможете отличить
плохие конденсаторы от хороших достаточно быстро. Если Вы регулярно
ремонтируете электронные устройства-телевизоры, мониторы
и т.д. Вы быстро оцените этот тестер ESR.

Принципиальная схема
Изображение
Изображение
Давайте посмотрим на принципиальную схему
тестера ESR конденсаторов — см. Рис. 4.
Генератор прямоугольных импульсов 200 кГц спроектирован на
IC1. Этот сигнал на IC2 делится пополам
и это фактически соответствует нашему биполярному
генератору тестового сигнала частотой 100 кГц. Последовательно стоят
резисторы R6 и R3-P3 на выходах Q и
Q IC2.И это придает генератору
высокое выходное сопротивление по сравнению
с низким ESR и, по сути,
заставляют генератор работать как
сбалансированный генератор постоянного тока частотой 100 кГц.
Падение напряжения на
испытуемом конденсаторе передается на IC3- четыре двусторонних
переключателя, соединенных в качестве управляемого
преобразователя изменяющей полярности
в соответствии с выходами
IC2. Это позволяет IC3 действовать как АЦП.
IC4.дифференциальный
усилитель, преобразует дифференциальный
сигнал в односторонний сигнал,
т.е. сигнал, который связан с
землей. IC4 усиливает сигнал
таким образом, чтобы его возможно было бы подавать на
вольтметр 200 мВ. IC9-это вольтметр
IC, здесь ICL7106 в связке с
дисплеем, все в стандартной конфигурации.
LM358 в позиции IC8-это компаратор,
который сообщит Вам, когда пришло время
заменить батарею. IC7, наконец,
образует отрицательную шину питания
для этой схемы.
Как показано на принципиальной схеме,
тестовые зонды имеют по два экранированных
провода каждый. И каждый зонд имеет сигнальный
провод например "А" и измерительный
провод (например, "В"). Подробнее о
зондах информация находится в разделе "Изготовление".
Изготовление
Для измерителя ESR конденсаторов в лаборатории "Elektor Electronics" была разработана компактная печатная плата.
Полученная в
результате конструкция двусторонней
платы показана на рисунке
5. В соответствии с требованиями к испытательному
прибору плата сконструирована
таким образом, чтобы все точки регулировки были
легко доступны, в данном случае, со
сторон платы ( настройки
P1, P2, P4, P5) и сверху
(пред установка P3).
Хотя конструкция
платы соответствует стандартной практике (основной принцип которой гласит: работайте осторожно),
некоторые вещи не следует оставлять
без внимания. Во-первых, схема
платы имеет экранирующую плоскость заземления
со стороны компонентов, поэтому
следует соблюдать осторожность, чтобы избежать короткого замыкания
из-за пятен припоя или волосков припоя
между клеммами компонента и
плоскостью заземления. Во-вторых, установите,
проверьте и перепроверьте
полярность любого поляризованного компонента,
в частности танталовых конденсаторов
в позициях C3, C4 и C5. Танталовые
конденсаторы при обратной поляризации
имеют неприятную привычку взрываться и
испускать отвратительные пары. Наконец, мы
рекомендуем использовать разъемы для всех микросхем
(кроме IC9) и дисплея. Последние
легко изготавливается путем разрезания 40-контактной кроватки для микросхем
продольно и использованием
двух 20-полосных разъемов.
В
двух длинных сторонах корпуса ABS следует просверлить небольшие отверстия,
чтобы можно было регулировать P1, P2, P4 и P5
снаружи.
Что касается зондов, то их базовая
конструкция проиллюстрирована на рисунке
6. Эти два провода спаяны
вместе как можно ближе к наконечнику зонда.
Таким образом,
падение напряжения вдоль сигнального провода не
повлияет на измерение.
Экранирование гарантирует, что тестовые провода
не улавливают шум и что Вы
поддерживаете стабильную настройку нуля.
Тестер ESR
(в качестве дополнения)
Самыми дорогостоящими деталями в схеме
являются дисплей и 7106 A-D
конвертер. Деньги можно сэкономить, если вы
решите использовать тестер ESR в качестве
дополнения к существующему цифровому мультиметру
(МММ). Переключите
диапазон мультиметра на 200 mV.
Положение mV/DC и подключите
входы к GND и стеклоочистителю P1.
У Вас не должно возникнуть соблазна питать
тестер ESR от
батареи мультиметра. Помните, что выход тестера ESR
привязан к земле
поэтому, если Вы запустите его от
батареи мультиметра, к входу тестера будет подключен минус батареи,
что
не рекомендуется. Используйте отдельную батарею для
тестера ESR, чтобы избежать каких-либо проблем.
Но если Вы действительно хотите использовать только
одну батарею, возьмите для тестера ESR
дополнительную 9-вольтовую батарею типа "Крона" и подсоедините
регулируемый плюс 5 вольт тестера ESR к
плюсовой клемме
разъема батареи мультиметра и ESR,
а напряжение тестера минус 5 вольт на
минусовую клемму мультиметра.
Несколько слов предостережения
Хотя тестер ESR имеет защищенные
диодами входы, все равно
рекомендуется разрядить конденсаторы большого
номинала, которые вы хотите протестировать. Некоторые накопительные
конденсаторы в силовых цепях содержат
так много энергии, что схема защиты
может выйти из строя. Если это
произойдет, то неисправные элементы
ищите только в
цепях защиты.
Рисунок 5. Схема разводки дорожек и план
монтажа компонентов на печатной
плате, предназначенной для прибора.
Двусторонняя плата с покрытием доступна
в готовом виде.

СПИСОК КОМПОНЕНТОВ
Резисторы:
R1,R13,R14,R17,R18,R19,
R31 = 10 Ком
R2 = 4 коМ7
R3 = 1 коМ8
R4,R24,R28 = 22 Ком
R5 = 33 Ком
R6,R7,R8 = 2 коМ2
R9-R12 = 56 Ом
R15,R16,R20,R22,R29 = 1 МОМ
R21 = 47 ОМ
R23,R25,R27,R30 = 100 Ком
R26 = 1 ком
P1,P4 = 5 ком много оборотистый,
вертикальный монтаж, боковая регулировка
P2 = 100 Ком многовитковая пред установка, вертикальный
монтаж, боковая регулировка
P5 = 1 ком много оборотистый, вертикальный
монтаж, боковая регулировка
P3 = 1 ком предустановленный, горизонтальный
монтаж
Конденсаторы:
C1 = 180 Пф
C2,C9-C13,C16,C18 = 100nF
C3,C4,C5 = 10 мкФ 10 В радиальное
C6 = 100 мкФ 16 В радиальный
C7 = 220nF
C8 = 10nF
C14=100 пф
C15 = 1nF
C17 = 220nF
Полупроводники:
D1-D4 = 1N4002
IC1 = 4093
IC2 = 74Х74 ШТ.
IC3 = 74VHC4066
IC4 = LF412-CN
IC5 = LM2931-5,0
IC6 = 4070
IC7 = ICL7660
IC8 = LM358-N
IC9 = ICL7106-CP
Разнообразный:
LCD1 = 3,5-значный дисплей с
индикатором ЛОБАТТА, например, Varitronix VI -
302 DPRC (Farnell #478-660)
S1 = кнопка,Держатель батареи
Переключатель включения/выключения
2 миниатюрных зонда, например, Hirschmann
ПРУФ1
Длина 2-жильного экранированного кабеля
Корпус из ABS с жидкокристаллическим экраном и
батарейным отсеком, например
Многокомпонентный тип BC4.
40-контактный разъем IC разрезан пополам (см. текст)
Печатная плата, код заказа 012022-1, см.

Регулировка тестера ESR
Перед настройкой прибора
убедитесь, что у Вас есть плюс
5 Вольт от IC5 и минус 5 Вольт от
IC7. Если Вы этого не сделаете, Вам придется устранить неполадки
в вашей печатной плате.
1. Начните со схемы вольтметра.
В этом случае P1 должен быть отключен.
Подключите известный точный
источник напряжения менее 200
мВ к точке TPA (тестовая точка A)
и регулируйте P5 до тех пор, пока на дисплее не появится правильное значение. Извлеките
источник напряжения. Подключите TPA к TPB,
замкните вместе тестовые провода и отрегулируйте
P2 для значения "000.0". Удалите соединение.
Снова подключите P1.
2. Подключите частотомер или осциллограф
между TPC и GND. Отрегулируйте P4
на показания частотомера 200 кГц или
на время 5 мкс на осциллографе.
Подключите тестовые провода к 10-омному резистору.
Подключите осциллограф (в режиме переменного тока)между точкой TPD и GND. Поверните P3
(регулировка симметрии) так, чтобы два полупериода выровнялись
и образовали прямую линию. Отрегулируйте значение P1 для
значения DVM "10,0".
Установите P3 и P1 по центру их
движения.
Чтобы убедиться, что тестер ESR работает правильно можно подключить различные (известные, хорошие)
конденсаторы последовательно соединив их с различными резисторами
такими, которые имитируют ESR конденсатора.

Соображения по компонентам
LF412 с позиционным номером IC4 является хорошим выбором для
дифференциального усилителя. Поскольку мы имеем дело
с высокочастотными сигналами в диапазоне милливольт,
решающее значение имеют низкий дрейф, низкое смещение и высокая
пропускная способность. Было протестировано много различных операционных усилителей,
но большинство из них привели к выявлению
проблем дрейфа постоянного тока. LF412 оказался
хорошим, недорогим выбором, показывающим минимальный дрейф.
Далее, IC5-это 5-вольтовый регулятор, который работает
просто отлично при падении напряжения менее 600 мВ
и, таким образом, обеспечивает длительное время автономной работы. Этот регулятор
позволяет схеме продолжать работать
при напряжении батареи менее 6 В. IC2-
74ACT74, способен выдавать достаточный ток
на частоте 100 кГц для получения хорошего, чистого сигнала
прямоугольной формы. IC3-это быстродействующая (VHC) версия
хорошо известного 4066. По сравнению с
обычным 4066, эффект нежелательного реактивного
сопротивления уменьшается вдвое. Для достижения наилучшей производительности
следует использовать указанные компоненты, но
в общем вполне приемлемая производительность все
равно достигается, если вы используете обычный 4066 для
IC3 и 74HCT74 для IC2.
Изображение

Рисунок 6. Вот как подключить 4-проводные тестовые провода между зондами и нашим прибором.
Translation from English and editing-petrovjvj

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Ср авг 18, 2021 16:25:30

Translation from English and editing-petrovjvj[/uquote]

См. и здесь: https://b.radikal.ru/b40/2108/74/7d6b46a62561.jpg
и здесь: https://ru.scribd.com/document/393260610/esrmeter-pdf

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Ср авг 18, 2021 17:45:15

У меня, оригинал статьи Йенсена Флеминга здесь скачался. Тема интересная и спасибо petrovjvj за перевод. :beer:

Было бы хорошо оформить перевод со схемами в ПДФ и выложить ссылку. :roll:

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Вс авг 22, 2021 15:55:43

Как говорят итальянцы:"Per i vostri soldi-qualsiasi capriccio..."
С уважением petrovjvj.

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Вс авг 22, 2021 16:17:30

спасибо petrovjvj за перевод.


Включи в "хроме" автопереводчик и будет тебе точно такой же "перевод", а уж "отредактировать" и пионЭр сможет ... :)

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Пн авг 23, 2021 16:45:25

спасибо petrovjvj за перевод.


Включи в "хроме" автопереводчик и будет тебе точно такой же "перевод", а уж "отредактировать" и пионЭр сможет ... :)


Не верный акцент. Здесь речь не идет о программном обеспечении, а только лишь о ESR конденсаторов (в том числе и LOW), и освещении этой темы на иностранных ресурсах.

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Вт авг 24, 2021 09:13:49

Не верный акцент.


Зато правильный - как-то, мягко говоря, некорректно выдавать "гугл-перевод" за свой личный и в каждом сообщении указывать на это выделенным шрифтом - скромнее надо быть и народ к вам потянется ... :)

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Ср авг 25, 2021 15:54:04

Для продолжения диалога я бы Вам порекомендовал опубликовать здесь что-нибудь стоящее по этой тематике, а не пытаться искать черную кошку в темной комнате, когда ее там нет...
И если есть свободное время и навыки блогера, то вот Вам и флаг в руки:
_http://www.360doc.com/content/14/1222/15/10047598_434831543.shtml

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Чт авг 26, 2021 08:59:50

Пожалуйста, даже без "суперредактирования" ... :)
https://www.radiokot.ru/forum/download/ ... 9b7ff84358

https://www.radiokot.ru/forum/download/ ... 9b7ff84358

https://www.radiokot.ru/forum/download/ ... 9b7ff84358

Изображение

Сам-то сможешь, хотя бы так же ...? :)
Вложения
еср китайский.jpg
(61.14 KiB) Скачиваний: 1288
3.gif
(29.64 KiB) Скачиваний: 228
2.gif
(25.66 KiB) Скачиваний: 204
1.gif
(7.36 KiB) Скачиваний: 217

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Чт авг 26, 2021 18:22:55

Пользоваться переводом Google Chrome не лучший вариант для публикации. Не наглядно.
Почему не документ.pdf, который Вы так рекомендовали?
Можете попробовать на этом:
_http://www.360doc.com/content/18/0218/22/30599128_730667899.shtml
(не забудьте нажать клавишу).
И основное, без "суперредактирования" эту Вашу Google Chrome белиберду воспринимать просто невозможно. Редактируйте то, что размещаете.
Вложения
2.jpg
(2.29 KiB) Скачиваний: 129

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Чт авг 26, 2021 19:51:57

Пользоваться переводом Google Chrome не лучший вариант для публикации. Не наглядно.

Но ты-то не брезгуешь, пользуешься ... :)

Почему не документ.pdf, который Вы так рекомендовали?

Ты чего-то путаешь - читай внимательно посты. Мне абсолютно всё-равно в каком виде будет информация ... :)

И основное, без "суперредактирования" эту белиберду воспринимать просто невозможно.

Ну, свою-то ты воспринимаешь, да и другие тоже, хотя она ,практически, не отличается от гугл-перевода, даже без твоего "суперредактирования" ... :)

На всём остальном можешь тренироваться сам, там и без твоей "помощи и переводов" всё понятно. Не следует из нормальных людей делать идиотов, которые не умеют пользоваться гугл-переводчиком.
Ещё раз повторю - будь скромнее. :)

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Пт авг 27, 2021 20:01:56

Две вполне адекватных схемы с Китайского ресурса:_http://www.360doc.com/content/18/0218/22/30599128_730667899.shtml
(Google Chrome не пользуюсь)
Изображение
Изображение

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Пт сен 10, 2021 23:33:08

Две вполне адекватных схемы
Адекватность зашкаливает.
:tea:

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Сб сен 11, 2021 14:40:15

Так они для работы, а не для понтофф ... :)))

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Сб сен 11, 2021 15:35:18

Если хочешь поработать, ляг, поспи и все пройдет...
:)))

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Сб сен 11, 2021 19:30:03

Протри чистые 0,0002 может 0,0001 будут :)) :)) :))

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Вт сен 14, 2021 18:15:43

Хорошо, давайте сместим вектор с Азии на Европу...

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Вт сен 14, 2021 19:07:53

petrovjvj, это в каком таком сяком смысле?

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Чт сен 16, 2021 17:59:16

Да, измеритель ESR- это только пол дела.
Нужен еще, как у Китайских спецов, Измеритель Емкости!
Лучшее продолжение- вписался квалифицированному программисту и ввести измеритель ESR в эту схему,
не программистов прошу не беспокоиться, у меня нет времени вписываться самому......

Один из вариантов-ниже.
Мой перевод и редактирование.
Программа в открытом коде- для скептиков, в архиве.
Основное преимущество- недорогой индикатор с множеством аналогов.
Европа-как и обещал....
==========
Изображение
Изображение
Во многих электронных лабораториях во время сборки или ремонта электронных устройств, возникает необходимость проверить емкость конденсатора. К сожалению, часто в таком случае оказывается, что цифровой мультиметр не оснащен измерителем емкости.
В таких случаях остается только замена данного конденсатора на новый или тот, в котором Вы уверены, что это хороший.
На практике это приводит к трате времени или денег. Для того чтобы избежать такой ситуации, я предлагаю Вам изготовление простого и недорогого измерителя емкость с широким диапазоном
измерения.
Изображение
Его отличительной особенностью, которая отсутствует в этом классе приборов, является то, что его можно легко откалибровать даже при измерительных проводах длиной до нескольких метров. Это особенно важно при измерении малых емкостей, расположенных далеко от измерителя.
Данный измеритель емкости, при эксплуатации в течении одного года, показал очень хорошие результаты нахождения высохших электрических конденсаторов.
Также при правильной настройке диапазонов прибор работал точно и эффективно, и определял номиналы конденсаторов типа SMD даже при использовании длинного тестового провода.
Описание системы
Изображение

Для понимания того, как работает измеритель емкости на рисунке 1 показана его блок-схема, состоящая из трех блоков: нестабильного генератора, частотомера со светодиодным дисплеем
и блока питания.
Проще говоря значение тестируемого конденсатора определяет частоту генерации, которая измеряется и отображается в единицах мощности.
Точнее, генератор настроен генерировать сигнал пропорционально
номиналу измеряемого конденсатора, т.е. так, чтобы в определенных диапазонах они составляли
Δt/Cx= 1ms/nF
Δt/Cx = 1 мс/1F.

На рисунке 2 показана принципиальная схема измерителя емкости, в которой ранее упомянутые блоки будут описаны.

Генератор
Как видно, нестабильный генератор был построен на основе известного таймера CMOS TLC555, в котором значение тока зарядки конденсатора Cx изменяется скачкообразно с помощью маленького реле в двух диапазонах.
Такой конструкцией генератора, совмещенного с автоматом изменения диапазонов, можно измерить конденсаторы в диапазоне от 0,0pF до 5mF (размером почти 11 разрядов).
Изображение
Она одновременно уменьшает влияние токов утечки на измерение величины конденсатора большой емкости. Фрагмент процедуры управления реле диапазонов PK1 при тестировании конденсатора его измеряемое значения и время его измерения показано на листинге 1
Изображение
Также могут потребоваться некоторые пояснения способа измерения малых емкостей, т.е. при измерении следует учитывать и паразитную емкость U3, составляющую обычно от нескольких до десятка пикофарад.
Поскольку они могут быть причиной возникновения коротких и нестабильных сигналов на выходе генератора, была добавлена небольшая емкость C6.
Изображение
Его задача-улучшение формы и стабильности измеряемого сигнала. В конечном итоге значение входной емкости прибора плюс емкость тестовых проводов колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен пикофарад и программно компенсируется каждый раз, когда прибор включается или нажимается кнопка "CALL".
Компенсация емкости входа (паразитной) осуществляется только для малого диапазона измерения во время которого реле диапазонов ПК1 выключено. Это потому, что ошибка вызвана паразитной емкостью в верхнем диапазоне остается далеко за пределами показаний счетчика. Сама программа позволяет компенсировать входное значение до двух байтов.
На практике это составляет около 6,55nF и означает, что Вы можете подключить тестовый провод (коаксиальный, типа RG58) до 65 метров или произвести относительные измерения в малом диапазоне.
Выбор микросхемы в версии CMOS TLC555 в измерительном генераторе продиктовано не только широким размахом напряжения и большой частотой его работы, но в основном из-за низкого воздействия входных токов на точность измерение.
Его можно заменить на более старую версию CMOS 755(комплементарная логика с транзисторами на металл-оксид-полупроводнике), которая не дает значительного увеличение значения ошибки измерения или использовать стандартную микросхему NE555, при этом погрешность увеличится примерно на 0,3- 0,8%.
Однако оба эти изменения могут потребовать подбора значения номиналов резисторов R16, R18 влияющих на значение тока заряда исследуемого конденсатора.
В проведенных испытаниях они составили:


Эти изменения в основном связаны с величиной внутренних резисторов показанных на рисунке 3.
Изображение
а этом рисунке изображена блочная схема структуры микросхемы TLC555, которая состоит из делителя напряжения состоящего из трех одинаковых резисторов, двух компараторов, нестабильного мультивибратора, выходного буфера и транзистора.
Зная внутреннюю и внешнюю схему генератора, мы можем рассмотреть метод измерения конденсатора.
Дополнительно для этой цели будет служить диаграмма напряжения на конденсаторе, показанная на рис 4.Изображение
Как видно из формы этого сигнала решающее влияние на него оказывает делитель напряжения состоящий из трех одинаковых резисторов, обеспечивающих эталонное напряжение для двух компараторов и тока заряда, который обратно пропорционален времени заряда конденсатора "Cx".

На графике видно, что с момента включения в систему емкости Сх, и возникновения на ее клеммах напряжения 2/3 Vcc, проходит время t2, после что наступает первый разряд конденсатора продолжительностью до времени t3.
Это так называемое малозначимое измерение, потому что конденсатор Cx заряжался от нулевого напряжения - (не определенного), а не 1/3Vcc.
Только последующие измерения будут полезными(точными).
Выглядит это таким образом, что конденсатор Cx заряжается от напряжения 1/3 Vcc через резисторы PR2, R18, R19 (PR1, R16, R17) для напряжения 2/3vcc, и разряжается через вывод 7 микросхемы U2 на R19 (R17). Циклы с временем Th + TL повторяются с высокой стабильностью до времени изменения значения емкости Cx, а их результатом является цифровой сигнал (ножка 3 чипа U2) с периодом, пропорциональным величине емкости Cx.
Стоит также отметить, что элементы в окружении генератора должна быть хорошего качества, т. е. металлизированные резисторы с небольшим допуском, многооборотные потенциометры, а конденсаторы с малым изменением емкости при повышении температуры.
Также провода, соединяющие измерительные розетки с платой должны быть высокого качества, т. е.
с хорошим внутренним изолятором например, RG174 / U диаметром 3 миллиметра.
Все это на заключительном этапе облегчит доводку системы и в конечном итоге улучшит измерения прибора при температурных перепадах.
Микроконтроллер
Применение в системе микроконтроллера позволило значительно упростить всю конструкцию прибора и повысить его эксплуатационные качества.
Эта неприметная часть схемы взяла на себя такие функции как: полная поддержка 4 семи сегментных светодиодных дисплеев, управление, измерение периода и простые действия, связанные с обработкой и калибровкой.
Более любознательным я бы порекомендовал рассмотреть программу измерителя под названием cx2aedw.asm. Исходный код программы измерителя(asm) и результирующую программу для программистов (hex) можно скачать с веб-сайта EdW в разделе FTP.
Опуская электрическую часть микроконтроллера, которая является классической в случае последовательного управления дисплеями, с одновременным измерением внешней частоты, я перейду сразу к его действиям, вытекающим из вписанной в схему программы.
Так вот, микроконтроллер после включения питания инициализирует процесс калибровки сигнализируя об этом на дисплее надписью "-CA-".
Он длится прибл. 7 секунд.
Затем в течение 2 секунд на дисплее отображается входная емкость измерителя, которая будет подвергнута коррекции.
Этот процесс заканчивается отображением на дисплее надписи „―c”, обозначающей правильно выполненную калибровку и готовности измерителя к проведению измерений.
Каждое из сделанных измерений отображается на дисплее в виде наиболее значимой части результата.
Это необходимо из-за небольшого числа дисплеев.
Эта часть программы, ответственная за это показана на листинге 2.
Изображение
Четвертый, последний из дисплеев анализатора выполняет две функции: отображает величину емкость измеряемого конденсатора в соответствии с табл. 1 и с помощью десятичной точки сигнализирует об изменении очередного параметра на дисплее.

ТАБЛИЦА 1 Поддиапазоны измерения
измерителя емкости
Изображение

Превышение допустимого диапазона в соответствии с программой микроконтроллера, или подключение некондиционного конденсатора (такого, который имеет короткое замыкание) приведет к появлению на дисплее сообщения „-Er-”
Если прибор находился длительное время во включенном состоянии, и его температурный режим изменился.
Или была произведена замена измерительных проводов,
то следует провести его повторную калибровку путем нажатия кнопки „CALL”.
Это кнопка периодического выполнения калибровки, которая каждый раз активируется, фактически является перезагрузкой программного обеспечения без отключения питания всего
измерителя емкости.
Список всех сообщений, которые могут появиться на дисплее
представленs в таблице 2.
Изображение
Блок питания
Измеритель емкости питается от стандартного стабилизированного источника питания, принципиальная схема которого в соответствии с монтажной схемой разделена на две части.
Часть первая, встроенная в схему измерителя, это интегральный стабилизатор U3, поддерживающий напряжение на уровне 5В.
Вторая часть, это представленный на рисунке 5 блок питания
Изображение
нестабилизированного напряжение поставляющий напряжение к стабилизатору со значением 12V/200mA.
Монтаж и ввод в эксплуатацию должны начинаться с изготовления монтажных плат:
Платы измерителя и адаптера питания представлены на рисунках
6 и 7.
Изображение
Конечно, это должно быть сделано согласно действующим правилам искусства схемотехники, т. е. начать с самых мелких элементов(перемычки), а закончить самыми основными элементами.
При этом следует обратить внимание на элементы X1, U3, C1, C2, C8, C11, которые могут быть установлены в горизонтальном положении, кварц X1 стянут перемычкой к плате, а стабилизатор U3 непосредственно прикручен к плате.
Рекомендуется установить подставки под микроконтроллер, генератор и дисплеи.
Некоторые разъяснения требуются расположенной на плате кнопке S1.
Но при монтаже ее аналога на передней панели корпуса рекомендуется на ее месте на плате припаять промежуточный разъем, который в сочетании со штекером позволит отключать переднюю панель корпуса от платы измерителя что, следовательно, приведет к большей свободе при монтаже и возможном ремонте прибора.
Это также относится и к входу измерительного прибора, в котором опосредованная розетка в сочетании с измерительными гнездами размещены на корпусе.
Гнезда эти:
гнездо G1, для которого была изготовлена вспомогательная плата в соответствии с рисунком 8 и разъемом BNC с маркировкой G2.
Изображение
Правильно собранный прибор при включении питания обязательно "оживет" и на дисплее увидим надпись „―c”.
Это будет означать, что все действия, связанные с изготовлением измерителя мы выполнили хорошо и осталось только его поверка.
Для этого нам понадобятся два эталонных конденсатора.

Эталонные конденсаторы.
Лучше всего для этой цели подходят конденсаторы МКП, МКК или МКТ показывающие отличные температурные параметры с очень небольшими потерями.
Их емкость для нижнего диапазона должна быть ок. 1nF и для верхнего ок. 10µF.
В крайнем случае мы можем использовать другие конденсаторы
(температурно-стабильные), но только после предварительного их измерения точным измерителем емкости. Настройка, разделена на два этапа, начать следует с нижнего диапазона, через несколько минут после того, как прибор завершит калибровку и отобразит
надпись „―c”.
После чего вставляем в гнездо G1 эталонный конденсатор 1nf и потенциометром PR2 устанавливаем индикацию счетчика соответствующую фактической его емкости.
Затем, на втором этапе (после изъятия конденсатора 1nf и чтения на дисплее строки „―c”) вставляем в гнездо G1 конденсатор 10 мкФ и потенциометром PR1 устанавливаем на дисплее величину соответствующую его емкости.
Если по какой-то причине диапазон регулировки потенциометров
оказался слишком мал, то нужно изменить соответствующий значению последовательный резистор R16 или R18.
Итак, настроенный прибор готов к измерению, точность которого
на практике оказалась не самой худшей.
Доказательством этого являются сравнительные испытания с другими измерителями представленными в таблице 3.
Изображение
При этом не следует делать поспешных выводов из данных измерения больших емкостей, из которых можно предположить,
что измеритель «ELC-131D» значительно занижает их величину. Причина этих расхождений-частота измерения, о которой мы можем многое узнать из статьи, опубликованной в EdW 3-6 / 96.
Изображение

Представленная модель измерителя была помещена в пластиковый корпус типа С-33.
Пример передней панели корпуса показан на рисунке 9.
Изображение
Установленный на плате под два винта резистор R20 используется для разгрузки конденсаторов, которые могут иметь высокий заряд напряжения, опасный для входа измерителя.
При проведении замеров следует помнить, что входы измерителя имеют полярность, которую следует соблюдать особенно в случае
измерения электролитических или танталовых конденсаторов.
Роман Биадальский
Первоисточник-E l e k t ronika dla Wszystkich Czerwiec 2004
(Перевод и редактирование- Petrovjvj)
Остальное-в архиве, разберетесь....
_ https://transfiles.ru/xrysa
Изображение
Вложения
77.zip
(5.93 KiB) Скачиваний: 156
Последний раз редактировалось petrovjvj Пт сен 17, 2021 05:03:27, всего редактировалось 3 раз(а).

Re: Тестер ESR конденсаторов (Перевод с английского)

Чт сен 16, 2021 21:43:00

petrovjvj
Измеритель емкости имеет будущее для повторения только при услови внутрисхемной работы.Это соответствующее тестовое напряжение и возможность работать в зашунтированных цепях.
:)
Ответить