Simpleng ESR Meter Circuit

Tinalakay ng post ang isang simpleng circuit ng ESR meter na maaaring magamit para sa pagkilala ng mga hindi magandang capacitor sa isang electronic circuit nang hindi inaalis ang mga ito nang praktikal mula sa circuit board. Ang ideya ay hiniling ng Manu-manong Sofian

Teknikal na mga detalye

Mayroon ka bang iskema tungkol sa ESR meter. Inirerekumenda sa akin ng mga tekniko na suriin muna ang electrolytic tuwing makakakuha ako ng isang patay na circuit, Ngunit hindi ko alam kung paano ito sukatin.

Salamat sa iyo nang maaga para sa iyong mga sagot.

Ano ang ESR

Ang ESR na kumakatawan sa Katumbas na Paglaban ng Serye ay isang maliit na halaga ng paglaban na karaniwang nagiging isang bahagi ng lahat ng mga capacitor at inductor at lilitaw sa serye kasama ang kanilang tunay na mga halaga ng yunit, gayunpaman sa mga electrolytic capacitor lalo na, dahil sa pagtanda, ang halaga ng ESR ay maaaring magpatuloy sa mga hindi normal na antas na nakakaapekto sa pangkalahatang kalidad at tugon ng kasangkot na circuit.

Ang pagbuo ng ESR sa isang partikular na kapasitor ay maaaring unti-unting tataas mula sa mababang bilang ng ilang milliohms hanggang sa hanggang 10 ohms, na nakakaapekto nang matindi sa tugon ng circuit.

Gayunpaman ang ipinaliwanag sa itaas na ESR ay maaaring hindi nangangahulugang ang capacitance ng capacitor ay maaapektuhan din, sa katunayan ang halaga ng capacitance ay maaaring manatiling buo at mabuti, ngunit ang pagganap ng capacitor ay lumala.

Ito ay dahil sa senaryong ito ng isang normal na capacitance meter na ganap na nabigo upang makita ang isang masamang capacitor na apektado na may mataas na halaga ng ESR at nahanap ng isang tekniko ang mga capacitor na OK sa mga tuntunin ng halaga ng capacitance nito na kung saan ay ginagawang mahirap ang pag-troubleshoot.

Kung saan ang mga normal na metro ng capacitance at Ohm meter ay naging ganap na hindi epektibo sa pagsukat o pagtuklas ng abnormal na ESR sa mga may sira na capacitor, ang isang ESR meter ay naging lubos na madaling gamiting para sa pagkilala sa mga nasasabing aparato.

Pagkakaiba sa pagitan ng ESR at Capacitance

Karaniwang pagsasalita, ang halaga ng ESR ng isang kapasitor (sa ohms) ay nagpapahiwatig kung gaano kabuti ang kapasitor ..

Mas mababa ang halaga, mas mataas ang gumaganang pagganap ng capacitor.

Nagbibigay sa amin ang isang pagsubok na ESR ng isang mabilis na babala ng hindi paggana ng capacitor, at higit na mas kapaki-pakinabang kung ihinahambing sa isang capacitance test.

Sa katunayan maraming mga depektibong electrolytic ay maaaring magpakita ng OKAY kapag sinuri gamit ang isang karaniwang meter ng capacitance.

Kamakailan lamang nagsalita kami sa maraming mga indibidwal na hindi sumusuporta sa kahalagahan ng ESR at sa eksakto kung anong pang-unawa ito ay natatangi mula sa kapasidad.

Samakatuwid sa tingin ko ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay ng isang clip mula sa isang teknolohikal na balita sa isang ipinalalagay na magazine na isinulat ni Doug Jones, ang Pangulo ng Independence Electronics Inc. Mabisa niyang tinugunan ang pag-aalala ng ESR. Ang 'ESR ay ang aktibong natural na paglaban ng isang kapasitor laban sa isang senyas ng AC.

Ang mas mataas na ESR ay maaaring humantong sa mga komplikasyon na walang tigil sa oras, pag-init ng capacitor, pagtaas sa paglo-load ng circuit, pangkalahatang pagkabigo ng system atbp.

Anong mga Suliranin ang Maaring Maging sanhi ng ESR?

Ang isang switch-mode na supply ng kuryente na may mataas na mga capacitor ng ESR ay maaaring mabigo upang magsimula nang mahusay, o hindi lang magsimula.

Ang isang TV screen ay maaaring skewed mula sa mga gilid / itaas / ibaba dahil sa isang mataas na ESR capacitor. Maaari rin itong humantong sa wala sa panahon na diode at pagkabigo ng transistor.

Ang lahat ng mga ito at marami pang mga isyu ay karaniwang sapilitan ng mga capacitor na may wastong capacitance ngunit malaking ESR, na hindi napansin bilang isang static na numero at sa kadahilanang iyon ay hindi masusukat sa pamamagitan ng isang karaniwang meter ng capacitance o isang DC ohmmeter.

Nagpapakita lamang ang ESR kapag ang isang alternating kasalukuyang ay konektado sa isang kapasitor o kapag ang dielectric charge ng isang kapasitor ay patuloy na lumilipat ng mga estado.

Maaari itong matingnan bilang kabuuang in-phase AC na pagtutol ng capacitor, na sinamahan ng paglaban ng DC ng mga lead ng capacitor, ang paglaban ng DC ng interconnection sa capacitor dielectric, plate plate ng capacitor at in-phase AC ng dielectric material paglaban sa isang tiyak na dalas at temperatura.

Ang lahat ng mga elemento na sanhi ng pagbuo ng ESR ay maaaring ituring bilang isang risistor sa serye na may isang kapasitor. Ang risistor na ito ay hindi talaga umiiral bilang isang pisikal na nilalang, samakatuwid ang isang agarang pagsukat sa 'ESR risistor' ay hindi posible. Kung, sa kabilang banda, isang diskarte na makakatulong sa pagwawasto ng mga resulta ng capacitive reactance ay naa-access, at isinasaalang-alang na ang lahat ng resistances ay nasa yugto, ang ESR ay maaaring matukoy at masubukan ang paggamit ng pangunahing formula ng electronics E = ako x R!

PAG-UPDATE ng isang Mas Simpleng Kahalili

Ang op amp based circuit na ibinigay sa ibaba ay mukhang kumplikado, walang pag-aalinlangan, samakatuwid pagkatapos ng ilang pag-iisip na makakaisip ako ng simpleng ideya na ito para sa pagtatasa nang mabilis sa ESR ng anumang capacitor.

Gayunpaman para dito kailangan mo munang kalkulahin kung magkano ang paglaban na tinaglay ng partikular na capacitor, na ginagamit ang sumusunod na pormula:

Xc = 1 / [2 (pi) fC]

• kung saan Xc = reactance (paglaban sa Ohms),
• pi = 22/7
• f = dalas (kumuha ng 100 Hz para sa application na ito)
• C = halaga ng capacitor sa Farads

Ang halaga ng Xc ay magbibigay sa iyo ng katumbas na paglaban (ideal na halaga) ng capacitor.

Susunod, hanapin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng batas ni Ohm:

I = V / R, Narito ang V ay magiging 12 x 1.41 = 16.92V, ang R ay papalitan ng Xc na nakamit mula sa nabanggit na pormula.

Kapag nahanap mo ang perpektong kasalukuyang rating ng capacitor, maaari mo nang magamit ang sumusunod na praktikal na circuit upang ihambing ang resulta sa nabanggit na halagang kinakalkula.

Para dito kakailanganin mo ang mga sumusunod na materyales:

• 0-12V / 220V transpormer
• 4 diodes 1N4007
• 0-1 amp FSD gumagalaw na coil meter, o anumang karaniwang ammeter

Ang circuit sa itaas ay magbibigay ng isang direktang pagbabasa tungkol sa kung gaano karaming kasalukuyang ang capacitor ay maaaring maghatid sa pamamagitan nito.

Tandaan ang kasalukuyang sinusukat mula sa na-set up sa itaas, at ang kasalukuyang nakamit mula sa formula.

Panghuli, gamitin muli ang batas ng Ohm, upang suriin ang mga resistensya mula sa dalawang kasalukuyang (ko) pagbasa.

R = V / I kung saan ang boltahe V ay 12 x 1.41 = 16.92, ang 'I' ay magiging ayon sa mga pagbasa.

Pagkuha ng Ideyal na Halaga ng isang Capacitor nang Mabilis

Sa halimbawa sa itaas kung hindi mo nais na dumaan sa mga kalkulasyon, maaari mong gamitin ang sumusunod na halaga ng benchmark para sa pagkuha ng perpektong reaktibo ng isang kapasitor, para sa paghahambing.

Tulad ng formula, ang perpektong reaktibo ng isang 1 uF capacitor ay nasa paligid ng 1600 Ohms sa 100 Hz. Maaari naming kunin ang halagang ito bilang isang sukatan, at suriin ang halaga ng anumang ninanais na kapasitor sa pamamagitan ng isang simpleng kabaligtad na cross multiplication tulad ng ipinakita sa ibaba.

Ipagpalagay na nais nating makuha ang perpektong halaga ng isang 10uF capacitor, medyo simpleng magiging:

1/10 = x / 1600

x = 1600/10 = 160 ohms

Ngayon ay maikukumpara namin ang resulta na ito, sa resulta na nakuha sa pamamagitan ng paglutas ng kasalukuyang ammeter sa batas ng Ohms. Sasabihin sa amin ng pagkakaiba tungkol sa mabisang ESR ng capacitor.

TANDAAN: Ang boltahe at dalas na ginamit sa formula at praktikal na pamamaraan ay dapat magkapareho.

Paggamit ng isang Op Amp para sa Paggawa ng isang Simple ESR Meter

Ang isang ESR meter ay maaaring magamit upang matukoy ang kalusugan ng isang nagduda na capacitor habang nag-troubleshoot ng isang lumang electronic circuit o unit.

Bukod dito ang magandang bagay tungkol sa mga instrumento sa pagsukat na maaari itong magamit upang masukat ang ESR ng isang kapasitor nang hindi kinakailangan ng pag-alis o paghihiwalay ng kapasitor mula sa circuit board na ginagawang madali ang mga bagay para sa gumagamit.

Ang sumusunod na pigura ay nagpapakita ng isang simpleng circuit ng ESR meter na maaaring maitayo at magamit para sa ipinanukalang mga sukat.

Diagram ng Circuit

Paano ito gumagana

Ang circuit ay maaaring maunawaan sa sumusunod na pamamaraan:

Ang TR1 kasama ang nakalakip na NPN transistor ay bumubuo ng isang simpleng feed back na na-triggered na pag-block ng oscillator na uma-oscillate sa napakataas na dalas.

Ang mga oscillation ay nagdudulot ng isang proporsyonal na lakas ng boltahe sa kabuuan ng 5 na pangalawa ng transpormer, at ang sapilitan na mataas na dalas ng boltahe na ito ay inilapat sa buong pinag-uusapang capacitor.

Ang isang opamp ay maaari ding makita na nakakabit sa itaas na boltahe na mataas na dalas ng feed at na-configure bilang isang kasalukuyang amplifier.

Nang walang ESR o sa kaso ng isang bagong mahusay na capacitor ang metro ay nakatakda upang ipahiwatig ang isang buong sukat na pagpapalihis na nagpapahiwatig ng isang minimum na ESR sa buong capacitor na proporsyonal na bumababa patungo sa zero para sa iba't ibang mga capacitor na may iba't ibang halaga ng mga antas ng ESR.

Ang mas mababang ESR ay nagdudulot ng medyo mas mataas na kasalukuyang bumuo sa kabuuan ng invertting sensing input ng opamp na kaukulang ipinapakita sa metro na may mas mataas na antas ng pagpapalihis at vice versa.

Ang itaas na transistor ng BC547 ay ipinakilala bilang isang karaniwang yugto ng regulator ng boltahe ng kolektor upang mapatakbo ang yugto ng oscillator na may mas mababang 1.5 V upang ang iba pang elektronikong aparato sa circuit board sa paligid ng capacitor sa ilalim ng pagsubok ay pinananatili sa ilalim ng zero stress mula sa dalas ng pagsubok mula sa ang ESR meter.

Madali ang proseso ng pagkakalibrate ng metro. Ang pagpapanatili ng mga pagsubok ay humahantong maikliang magkasama ang 100k preset na malapit sa uA meter ay nababagay hanggang sa makamit ang isang buong sukat na pagpapalihis sa meter dial.

Pagkatapos nito, ang iba't ibang mga capacitor na may mataas na halaga ng ESR ay maaaring ma-verify sa metro na may kaukulang mas mababang degree na pagpapalihis tulad ng ipinaliwanag sa nakaraang seksyon ng artikulong ito.

Ang transpormer ay itinayo sa anumang ferrite ring, gamit ang anumang manipis na wire ng magnet na may ipinakitang bilang ng mga liko.

Isa pang Simpleng ESR Tester na may Isang LED

Ang circuit ay nagbibigay ng isang negatibong paglaban upang wakasan ang ESR ng capacitor na nasa ilalim ng pagsubok, na lumilikha ng isang tuluy-tuloy na resonance ng serye sa pamamagitan ng isang nakapirming inductor. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng circuit diagram ng esr meter. Ang negatibong pagtutol ay nabuo ng IC 1b: Ipinapahiwatig ng Cx ang kapasitor sa ilalim ng pagsubok at ang L1 ay nakaposisyon bilang naayos na inductor.

Pangunahing Paggawa

Pinapabilis ng Pot VR1 ang negatibong paglaban upang mai-tweak. Upang subukan, panatilihin lamang ang pag-ikot ng VR1 hanggang sa tumigil lamang ang pag-oscillation. Kapag tapos na ito, ang halaga ng ESR ay maaaring masuri mula sa isang sukat na nakakabit sa likod ng VR1 dial.

Paglalarawan ng Circuit

Sa kawalan ng isang negatibong paglaban, ang L1 at Cx ay gumagana tulad ng isang serye ng resonant circuit na pinipigilan ng paglaban ni L1 at ng ESR ng Cx. Ang circuit na ito ng ESR ay magsisimulang mag-oscillate sa sandaling ito ay pinalakas sa pamamagitan ng isang boltahe na gatilyo. Ang IC1 isang pagpapaandar tulad ng isang oscillator upang makabuo ng isang output ng signal ng squarewave na may ilang mababang dalas sa Hz. Ang partikular na output na ito ay naiiba upang lumikha ng boltahe spike (impulses) na kung saan ay nagpapalitaw ng nakakabit na resonant circuit.

Sa lalong madaling panahon ang ESR ng capacitor kasama ang paglaban ng R1 ay may posibilidad na winakasan ng negatibong paglaban, ang pag-ring oscillation ay nagiging isang pare-pareho ng oscillation. Kasunod nito ay lumilipat sa LED D1. Sa sandaling ang oscillation ay tumigil dahil sa pagbagsak ng negatibong paglaban, sanhi ng LED upang patayin.

Pagtuklas ng isang Maikling Kapasitor

Kung sakaling ang isang maikling-circuited capacitor ay nakita sa Cx, ang LED ay nag-iilaw ng isang nadagdagan na ningning. Sa panahon ng pag-ikot ng resonant circuit, ang LED ay naka-on lamang sa pamamagitan ng positibong talim na kalahating siklo ng waveform: na kung saan ay sanhi ito upang mag-ilaw up lamang ng 50% ng kanyang kabuuang ningning. Ang IC 1 d ay nagbibigay ng isang boltahe na kalahating suplay na ginagamit bilang sanggunian para sa IC1b.

Maaaring magamit ang S1 para sa pag-aayos ng nakuha ng ICIb, na nagbabago naman sa negatibong paglaban para sa pagpapagana ng malawak na mga saklaw ng pagsukat ng ESR, sa buong 0-1, 0-10 at 0-100 Ω.

Listahan ng Mga Bahagi

L1 Konstruksiyon

Ang inductor L1 ay ginawa ng paikot-ikot na paikot sa paligid ng panloob na 4 na haligi ng enclosure na maaaring magamit para sa pag-ikot sa mga sulok ng PCB.

Ang bilang ng mga liko ay maaaring maging 42, gamit ang 30 SWG super enameled wire na tanso. Lumikha ng L1 hanggang sa magkaroon ka ng isang 3.2 Ohm paglaban sa buong paikot-ikot na mga dulo, o sa paligid ng 90uH halaga ng inductance.

Ang kapal ng kawad ay hindi mahalaga, ngunit ang mga halaga ng paglaban at inductance ay dapat na tulad ng nakasaad sa itaas.

Mga Resulta sa Pagsubok

Gamit ang mga paikot-ikot na detalye tulad ng inilarawan sa itaas ng isang 1,000uF capacitor na nasubukan sa mga puwang ng Cx ay dapat na makabuo ng dalas ng 70 Hz. Ang isang 1 pF capacitor ay maaaring maging sanhi ng pagtaas sa dalas na ito sa paligid ng 10 kHz.

Habang sinusuri ang circuit isinabit ko ang isang kristal na earpiece sa pamamagitan ng isang 100 nF capacitor sa R19 upang subukan ang mga antas ng dalas. Ang pag-click sa dalas ng dalas ng alon ay mahusay na naririnig habang ang VR1 ay nababagay nang malayo sa lokasyon na naging sanhi ng pagtigil ng mga oscillation. Tulad ng pag-aayos ng VR1 patungo sa kritikal na punto na maaari kong simulan ang pandinig ng purong tunog ng isang mababang boltahe na dalas ng sinewave.

Paano Mag-Calibrate

Kumuha ng isang mataas na grade na 1,000µF capacitor na mayroong isang rating ng boltahe ng isang minimum na 25 V at ipasok ito sa mga puntos ng Cx. Unti-unting binabago ang VR1 hanggang sa makita mo ang LED na ganap na nakasara. Markahan ang tukoy na puntong ito sa likod ng pot scale dial bilang 0.1 Ω.

Susunod, maglakip ng isang kilalang risistor sa serye na may umiiral na Cx sa ilalim ng pagsubok na magiging sanhi ng pag-iilaw ng LED, muli ayusin ang VR1 hanggang sa ma-OFF lang ang LED.

Sa puntong ito markahan ang scale ng dial ng VR1 na may sariwang kabuuang halaga ng paglaban. Maaaring mas kanais-nais na magtrabaho kasama ang mga pagtaas ng 0.1Ω sa saklaw na 1Ω at angkop na mas malaki ang mga palugit sa iba pang dalawang saklaw.

Pagbibigay-kahulugan sa Mga Resulta

Ang graph sa ibaba ay nagpapakita ng karaniwang mga halaga ng ESR, ayon sa mga tala ng mga tagagawa at isinasaalang-alang ang katotohanang ang ESR na kinakalkula sa 10 kHz ay ​​karaniwang 1/3 ng nasubok sa 1 kHz. Ang mga halagang ESR na may 10V karaniwang kalidad na mga capacitor ay maaaring matagpuan na 4 na beses na mas mataas kaysa sa mga may mababang uri ng ESR 63V.

Samakatuwid, tuwing ang isang mababang uri ng ESR na kapasitor ay napapasama sa isang antas kung saan ang ESR nito ay katulad ng isang tipikal na electrolytic capacitor, ang mga panloob na kondisyon ng pag-init na ito ay tataas ng 4 na beses na mas mataas!

Sa kaganapan na nakikita mo ang nasubok na halaga ng ESR ay mas malaki sa 2 beses sa halagang ipinakita sa sumusunod na pigura, maaari mong ipalagay ang capacitor wala na sa pinakamahusay na kundisyon nito.

Ang mga halaga ng ESR para sa mga capacitor na mayroong mga rating ng boltahe na naiiba mula sa mga ipinahiwatig sa ibaba ay nasa pagitan ng mga naaangkop na linya sa grap.

ESR Meter Gamit ang IC 555

Hindi masyadong tipikal, ngunit ang simpleng ESR circuit na ito ay lubos na tumpak at madaling buuin. Gumagamit ito ng napaka-ordinaryong mga sangkap tulad ng isang IC 555, isang mapagkukunan ng 5V DC, ilang iba pang mga passive na bahagi.

Ang circuit ay binuo gamit ang isang CMOS IC 555, itinakda na may duty factor na 50:50.
Ang cycle ng tungkulin ay maaaring mabago sa pamamagitan ng risistor R2 at r.
Kahit na isang maliit na pagbabago sa halaga ng r na tumutugma sa ESR ng pinag-uusapang capacitor, ay nagdudulot ng isang makabuluhang pagkakaiba-iba sa dalas ng output ng IC.

Ang dalas ng output ay malulutas ng formula:

f = 1 / 2CR1n (2 - 3k)

Sa pormulang ito, kinatawan ng C ang kapasidad, ang R ay nabuo ng (R1 + R2 + r), ang r ay nangangahulugang ang ESR ng capacitor C, habang ang k ay nakaposisyon bilang kadahilanan na katumbas ng:

k = (R2 + r) / R.

Upang matiyak na gumagana ang circuit nang tama, ang halaga ng factor k ay hindi dapat mas mataas sa 0.333.

Kung ito ay nadagdagan sa itaas ng halagang ito, ang IC 555 ay magiging uncontrolled oscillating mode sa isang napakataas na dalas, na makokontrol lamang ng pagkaantala ng paglaki ng maliit na tilad.

Mahahanap mo ang isang exponential incrase sa output frequency ng IC ng 10X, bilang tugon sa pagtaas ng factor k mula 0 hanggang 0.31.

Tulad ng pagtaas nito kahit na mula 0.31 hanggang 0.33, sanhi ng output frquecny na tumaas ng isa pang 10X na lakas.

Ipagpalagay R1 = 4k7, R2 = 2k2, isang maliit na ESR = 0 para sa C, ang k factor ay dapat na umabot sa 0.3188.

Ngayon, ipagpalagay na mayroon tayong halaga ng ESR na humigit-kumulang na 100 ohm, ay magiging sanhi ng pagtaas ng halagang 3% sa 0.3286. Pinipilit nito ngayon ang IC 555 na mag-oscillate na may dalas na 3 beses na mas malaki kumpara sa orihinal na dalas sa r = ESR = 0.

Ipinapakita nito na habang tumataas ang r (ESR) ay nagdudulot ng isang exponential na pagtaas sa frequency ng output ng IC.

Paano Sumubok

Una kakailanganin mong i-calibrate ang circuit na tugon gamit ang isang mataas na kalidad na kapasitor na may kapansin-pansin na ESR, at pagkakaroon ng isang halaga ng capacitance na magkapareho sa isa na kailangang subukin.

Gayundin dapat kang magkaroon ng isang maliit na iba't ibang mga resistors na may tumpak na mga halaga mula 1 hanggang 150 ohms.

Ngayon, magbalangkas ng isang graph ng dalas ng output vs. r para sa mga halaga ng pagkakalibrate,

Susunod, ikonekta ang capacitor na kung saan kailangang subukin para sa ESR, at simulang pag-aralan ang halaga ng ESR nito sa pamamagitan ng paghahambing ng kaukulang dalas ng IC 555 at ang kaukulang halaga sa naka-plot na grap.

Upang matiyak ang isang pinakamainam na resolusyon para sa mas mababang mga halaga ng ESR, halimbawa sa ibaba 10 ohm, at upang mapupuksa ang pagkakaiba-iba ng dalas, inirerekumenda na magdagdag ng isang risistor sa pagitan ng 10 ohm at 100 ohm sa serye kasama ang capacitor sa ilalim ng pagsubok.

Kapag ang r halaga ay nakuha mula sa grap, mayroon ka lamang ibawas ang nakapirming halaga ng risistor mula rito r upang makuha ang halaga ng ESR.