В этой статье мы с вами будем собирать ESR-метр. В первый раз слышите слово “ESR”? А ну-ка бегом читать эту статью!
Итак, для чего нам вообще собирать ESR-метр? Для тех, кто поленился читать статью про ESR давайте вспомним, чем оно нам вредит. Дело в том, что сейчас почти во всей электронной аппаратуре используются импульсные блоки питания. В этих импульсных блоках питания “гуляют” высокие частоты и некоторые из этих частот проходят через электролитические конденсаторы. Если вы читали статью конденсатор в цепи постоянного и переменого тока , то наверняка помните, что высокие частоты конденсатор пропускает через себя почти без проблем. И проблем тем меньше, чем выше частота. Это, конечно, в идеале. В реальности же в каждом конденсаторе “спрятан” резистор. А какая мощность будет выделяться на резисторе?
P=I 2 xR
где
P – это мощность, Ватт
I – сила тока, Ампер
R – сопротивление, Ом
А как вы знаете, мощность, которая рассеивается на резисторе – это и есть тепло;-) И что тогда у нас получается? Конденсатор тупо превращается в маленькую печку)). Нагрев конденсатора – эффект очень нежелательный, так как при нагреве в лучшем случае он меняет свой номинал, а в худшем – просто раскрывается розочкой). Такие кондеры-розочки использовать уже нельзя.
Вздувшиеся электролитические конденсаторы – это большая проблема современной техники. Очень много отказов в работе электроники бывает именно по их вине. Визуально это проявляется в появлении припухлости в верхней части конденсатора. Видите небольшие прорези на шляпе этих конденсаторов? Это делается для того, чтобы такой конденсатор не разрывался от предсмертного шока и не забрызгивал всю плату электролитом, а ровнёхонько надрывал тонкую часть прорези и испускал тихий спокойных выдох. У советских конденсаторов таких прорезей не было, и поэтому если они и бахали, то делали это громко, эффектно и задорно)))
Но иногда бывает и так, что внешне такой конденсатор ничем не отличается от простых рабочих конденсаторов, а ESR очень велико. Поэтому, для проверки таких конденсаторов и был создан прибор под названием ESR-метр. У меня например ESR-метр идет в комплекте с Транзистор-метром :
Минус данного прибора в том, что им можно замерять ESR только демонтированных конденсаторов. Если замерять прямо на плате, то он выдаст полную ахинею.
В интернете очень давно гуляет схема простенького ESR-метра, а точнее – приставки к . С помощью нее можно спокойно замерить ESR конденсатора, даже не выпаивая его из платы. Давайте же рассмотрим схемку нашей приставки. Кликните по ней, и схема откроется в новом окне и в полный рост:
Вместо “Cx” (в штриховом прямоугольнике) мы здесь ставим конденсатор, у которого замеряем ESR.
Для того, чтобы не травить лишний раз платку, я взял и спаял на ней. На Али я взял целый набор этих макеток. Это получается даже дешевле, чем покупать фольгированный текстолит.
С обратной стороны макетной платы для связи радиоэлементов использовал провод МГТФ
Вы легко его узнаете по розовой окраске. Хотя бывают и другого цвета, но в основном розовый.
Что это за “фрукт”? МГТФ расшифровывается как М онтажный, Г ибкий, Т еплостойкий, в Ф торопластовой изоляции. Этот провод отлично подходит для электронных поделок, так как при пайке его изоляция не плавится. Это только один из плюсов.
Обратную сторону с проводами МГТФ я показывать не буду). Там ничего интересного нет).
После сборки макетная плата выглядит вот так:
Микросхемы по привычке всегда ставлю в панельки:
При своей стоимости, панельки позволяют быстро сменить микросхему. Особенно это актуально для дорогих микроконтроллеров. Вдруг понадобится МК для других целей?)
Для подачи питания с батарейки на платку, я воспользовался стандартной клеммой от старого мультиметра:
Как быть, если у вас нет такой клеммы, а подать питание с Кроны необходимо? В таком случае, у вас наверняка есть старая батарейка Крона, так ведь? Аккуратно вскрываем корпус, снимаем клеммы батарейки, подпаиваем проводки и у нас готова клемма для подключения к новой батарейке. На крайний случай их можно также купить на Али. Выбор огромный.
Прибор выполнен в виде приставки к любому цифровому мультиметру:
Здесь есть одно “но”. Так как мы измеряем на пределе 200 милливольт постоянного напряжения (DCV), то и значения мы получим не в Омах или миллиомах, а в милливольтах, которые затем, сверяясь со значениями полученными при калибровке прибора, мы должны будем перевести в Омы.
А вот и мой самопальный щуп :
Подобные приборы не любят длинных проводов-щупов, идущих к ножкам конденсатора, и поэтому я был вынужден сделать подобие пинцета, собранное из двух половинок фольгированного текстолита.
Внутри корпуса платка выглядит примерно вот так:
Провода, идущие к пинцету, закреплены каплей термоклея . Между щупами, идущими к мультиметру, стоит конденсатор керамика 100 нанофарад с целью снизить уровень помех. В схеме применен подстроечный резистор на 1,5 Килоома. С помощью этого резистора мы и будем калибровать наш приборчик.
После того как все собрали, приступаем к калибровке (настройке) нашего ESR-метра пошагово:
1)Если у вас есть осциллограф , замеряем на измерительных щупах напряжение с частотой 120-180 КилоГерц. Если замеряемая частота не укладывается в этот диапазон, то меняем значение резистора R3.
2) Цепляем мультиметр и ставим его крутилку на измерение милливольт постоянного напряжения.
3) Берем резистор номиналом в 1 Ом и цепляем его к измерительным щупам. В данном случае, к нашему самопальному пинцету.
4) Добиваемся того, чтобы мультиметр показал значение в 1 милливольт, меняя значение подстроечного резистора R1
5) Теперь берем сопротивление 2 Ома, и не меняя значение R1 записываем показания мультиметра
6) Берем 3 Ома и снова записываем показания и тд. Думаю, до 8-10 Ом вам таблички хватит вполне.
Например, мы можем выставить соответствие 1 милливольт – это 1 Ом, и т. д., хотя я предпочел настроить 4,8 милливольт – 1 Ом, для того чтобы была возможность точнее измерять низкие значения сопротивления. При замыкании щупов – контактов пинцета на дисплее мультиметра значение 2,8 милливольт. Сказывается сопротивление проводов-щупов. Это у нас типа 0 Ом;-).
Приведу для ознакомления значения измерений низкоомных резисторов: при измерении резистора 0,68 Ом значения равны 3,9 милливольт, 1 ом – 4,8 милливольт, 2 Ома – 9,3 милливольта. У меня получилась вот такая табличка, которую я потом и наклеил на свой прибор
При измерении сопротивления в 10 Ом на экране уже показание 92,5 миллиВольт. Как мы видим, зависимость не пропорциональная.
После того, как я сделал замеры, смотрю в другую табличку:
Слева – номинал конденсатора, вверху – значение напряжения, на которое рассчитан этот конденсатор. Ну и, собственно, в таблице максимальное значение ESR конденсатора, который можно использовать в ВЧ схемах.
Давайте попробуем замерить ESR у двух импортных и одного отечественного конденсатора
Как вы видите, импортные конденсаторы обладают очень маленьким ESR. Советский конденсатор показывает уже большее значение. Оно и не удивительно. Старость не в радость).
1) Для более-менее точных измерений, желательно, чтобы питание нашего ESR-метра было всегда стабильное. Если батарейка разрядится хотя бы на 1 Вольт, то показания ESR также будут уже с погрешностью. Так что лучше постарайтесь давать питание на ESR-метр всегда стабильное. Как я уже сказал, для этого можно использовать внешний блок питания или собрать схемку на 7809 микросхеме. Например, блок питания можно собрать по этой схеме.
2) Показания, которые выдает наша самоделка, не говорят о том, что наш самопальный прибор с великой точностью замеряет ESR. Скорее всего, его можно отнести к пробникам. А что делают пробники? Отвечают в основном на два вопроса: да или нет;-). В данном случае прибор “говорит”, можно ли использовать такой конденсатор или лучше все-таки поставить его в НЧ (Н изкоЧ астотную) схему.
Данный пробник может собрать любой, даже начинающий радиолюбитель, если у него вдруг возникнет потребность заняться ремонтами. А вот и видео его работы:
для измерения индуктивности
В настоящее время практически все радиолюбители имеют в своем распоряжении какие-нибудь мульти- метры. Чаще всего, это недорогие китайские приборы "серии 830". В частности, у меня давно и успешно эксплуатируется тестер "DT -830B ". Этот прибор по многим параметрам хорош для радиолюбительской практики, но не предназначен для измерения индуктивности. Не так уж часто, но такая потребность возникает. Именно поэтому вызвала интерес читателей статья по его доработке.
Получив журнал, стал разбираться со схемой и я. В процессе анализа возникли замечания. Микросхема DA 1 типа МС34063 давно распространена за рубежом. Ее можно купить и на отечественных радиорынках по вполне приемлемой цене, но, как мне кажется, ее применение приводит к неоправданному усложнению схемы приставки для измерения индуктивности. Вполне достаточно воспользоваться более распространенной в радиолюбительской практике микросхемой интегрального ста билизатора напряжения, например, 78L 05. Тогда отпадет необходимость применения дефицитного низкоомного резистора на 0,33 Ом (R 1), диода Шоттки (VD 1 1N 5819) и малогабаритных дросселей (L 1, L 2).
Триггер Шмитта DD1.1 использован в схеме генератора импульсов. Элемент DD1 .2 этой же микросхемы предназначен для согласования генератора и его нагрузки (R5, Lx). В статье предлагалось подавать напряжение с измеряемой индуктивности Lx на вход мультиметра "М830В" через развязывающие каскады на элементах DD1.3 и DD1.4, включенные последовательно. Учитывая, что входное сопротивление использованного мультиметра "М830" и аналогичных не менее 1 МОм, более целесообразно изменить схему (рис.1).
Теперь сигнал с измеряемой индуктивности Lx подается на милливольтметр РА1 через однополупериодный выпрямитель на VD 1. Постоянное напряжение на R4 и С2 зависит от напряжения на Lx. Для уменьшения влияния напряжения питания микросхемы DD1 на точность измерений в схеме применен интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа 78L05. В крайнем случае, вполне допустимо вообще ограничиться параметрическим стабилизатором напряжения, например, стабилитроном КС156А. Элементы DD1 .2.. .DD1 .4 включены параллельно для умощнения выхода генератора DD1 .1 перед подачей сигнала с него на низкоомную нагрузку (R2, Lx).
Резисторы R3 и R4 образуют делитель напряжения. Подбором сопротивления R3 можно добиться того, что показания милливольтметра РА1 численно будут соответствовать величине индуктивности Lx в микрогенри. К сожалению, данная схема за счет нелинейности вольт - амперной характеристики полупроводникового диода VD1 обуславливает довольно значительную погрешность измерения индуктивности. Изменением номинала R3 при настройке калибруют устройство в одной точке (при конкретном значении Lx). В качестве контрольных можно использовать промышленные дроссели ДМ (ДПМ) с 5% допуском.
Доработанная приставка собрана на печатной плате, чертеж которой и расположение радиокомпонентов приведены на рис.2, а на рис.3 - внешний вид изготовленной платы.
При экспериментах выявилась интересная особенность схемы. При макетировании диод VD1 ошибочно был запаян в печатную пла+у "наоборот" (в противоположной указанной на рис.1 полярности), а схема работала! Впоследствии полярность диода была изменена, и при этом схема тоже работала! Пришлось решать: - "А как надо?". Оказалось, что на измеритель надо подавать отрицательные полуволны переменного напряжения, возникающие на измеряемой индуктивности Lx при ее ударном возбуждении положительными импульсами с генератора. Только при таком включении диода VD 1 показания милливольтметра РА1 будут равны нулю, если к прибору не подключена измеряемая индуктивность.
Раздел:
[Измерительная техника]
Сохрани статью в:
В журнале «Радиолюбитель» №3 2001 г. я прочитал статью С. Гордиенко «Прибор для проверки полупроводниковых стабилитронов» с простой схемой. Но меня не устроило питание от 6 вольт, а также трансформатор от сетевого адаптера, который имеет значительный вес и габариты.
Поэтому я изготовил вариант идентификатора стабилитронов, в котором применил импульсный трансформатор на ферритовом кольце и напряжение питания снизил до 1,5 вольта:
При напряжении питания 1,5 вольт и потребляемом токе около 36 мА напряжение холостого хода на выходе приставки получилось около 150 вольт. При питании от аккумулятора с напряжением 1,2 вольта выходное напряжение снижается до 130 вольт.
Приставка сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 0,4 вольта (при этом, соответственно, снижается выходное напряжение), но это позволяет во многих случаях использовать для ее питания даже подсевшие элементы.
Трансформатор намотан на ферритовом кольце К10х6х5. Первичные обмотки намотаны в два провода ПЭЛШО 0,31 2х10 витков. Вторичная обмотка тоже намотана в два провода ПЭТВ 0,19 по 105 витков. Затем обмотки соединены последовательно (начало одной и конец другой). Диаметр провода можно взять меньшим, чем в моем варианте.
Транзистор и диод я выпаял из вспышки одноразового фотоаппарата. Но можно применить и другие n-p-n транзисторы (желательно с малым напряжением насыщения). При этом потребуется лишь подобрать номинал резистора R1. Уменьшение сопротивления резистора ведет к увеличению выходного напряжения и тока.
Диод можно заменить на любой выпрямительный высоковольтный с малым временем восстановления (способный выпрямлять на частотах в сотни кГц).
Я пробовал ставить транзистор КТ315Г и диод 1N4007. Но с ними на треть снижалось выходное напряжение и КПД устройства.
Детали приставки разместил на печатной плате размерами 60х23 мм:
Корпус приставки склеил из листового пластика толщиной 2 мм:
Крышка батарейного отсека крепится к корпусу двумя винтами М2 с потайной головкой.
Для подсоединения к мультиметру использовал штекеры от его щупов, которые впаял прямо в плату. Для подключения стабилитронов в плату впаял гнезда от разъема 2РМ, в которые также можно вставлять выносные щупы или зубчатые зажимы типа «крокодил»:
Для проверки стабилитрона его сначала подключают к приставке, а затем включают ее питание. Мультиметр должен быть установлен на педеле 200 вольт. Его показания будут равны напряжению стабилизации стабилитрона:
Не надо бояться перепутать полярность. При этом прибор лишь покажет прямое падение напряжения на стабилитроне 0,6…0,8 вольта (если он не двусторонний).
С помощью этой приставки можно также проверять низковольтные диоды для определения их напряжения пробоя. Такие диоды в обратном включении можно использовать вместо высоковольтных стабилитронов.
В повседневной практике радиолюбителя пожалуй ни одна из измеряемых электрических величин не бывает часто столь малой и не требует такого точного её измерения как сопротивление. Наименьший предел измерения сопротивления, имеющийся в большинстве цифровых мультиметров, составляет 200 ом. Отсюда естественным образом следует, что точное измерение сопротивлений с меньшими значениями практически невозможно. В качестве примера можно назвать измерение сопротивления обмоток трансформатора или подбор шунта для измерительной головоки. Выходом в создавшейся ситуации будет к уже имеющемуся мультиметру.
Выбор пал на радиоконструктор (повторяемость схем в набор высокая + готовая печатная плата + стоимость деталей вполовину меньше чем в рознице) и на его основе была собрана вот такая приставка. Корпусом послужила подходящая коробочка из пластмассы.
Работа схемы приставки миллиомметра основана на определении падения напряжения на предмете измерения, при протекании через него фиксированного тока. Ток формируется генератором на транзисторе. Работой транзистора управляет усилитель на микросхеме TL062, которая питается стабилизированным напряжением от микросхемы 78L05. Предел измерений изменяется при помощи переключателя SA1. Диод, подключённый параллельно объекту измерения предохраняет мультиметр при включении приставки без измеряемого компонента. Особо следует заметить, что кнопка SB1 включается только исключительно на время проведения измерений. От себя добавил в схему светодиод с ограничивающим резистором номиналом 1,2 кОм для индикации включения («оживил» конструкцию).
Печатная плата довольно компактная, но можно сделать её ещё меньше, особенно применив смд компоненты.
А на существующую плату дополнительно свободно поместились:
На нижней части корпуса были смонтированы штыри соединяющие приставку с гнёздами мультиметра.
Конструкция помещённая в корпус, имеет совсем уже другой вид...
Для настройки приставка присоединяется к гнёздам мультиметра «mA» и «СОМ», предел измерения ставиться на 200 mA постоянного тока, подводится питание (9 вольт) к разъёму, переключатель в положении «отжат» (измерение до 2 Ом) нажимается кнопка включения и отвёрткой, через отверстие в верхней части корпуса, устанавливается, регулировкой резистора R7, ток 100mA.
Затем переключатель переводиться в положение «нажат» (измерение до 20 Ом) и устанавливается, регулировкой резистора R4, ток 10mA.
Для производства измерений приставка присоединяется уже к гнёздам «СОМ» и «V», предел измерения ставиться 200 mV постоянного напряжения. На фото на пределе измерения приставки «до 2 Ом» 1% резистор сопротивлением 0,33 Ом.
А это 1% резистор сопротивлением 1 Ом на пределе «до 20 Ом». Точность измерения приставкой очень даже достаточная, что позволяет решать все вопросы по измерению малых сопротивлений возникающих в процессе занятий электроникой. Скачать архив с описанием можно
То, что такой измеритель необходим радиолюбителю не только узнал от других, но и сам прочувствовал, когда взялся ремонтировать старинный усилитель - тут нужно достоверно проверить каждый электролит стоящий на плате и найти пришедший в негодность или произвести 100% их замену. Выбрал проверку. И чуть не купил через интернет разрекламированный приборчик под названием «ESR - mikro». Остановило то, что уж больно здорово хвалили - «через край». В общем, решился на самостоятельные действия. Так как на замахиваться не хотелось - выбрал самую простую, если не сказать примитивную схему, но с очень хорошим (тщательным) описанием. Вник в информацию и имея некоторую склонность к рисованию принялся разводить свой вариант печатной платы. Чтобы помещалась в корпус от толстого фломастера. Не получилось - не все детали входили в планируемый объём. Одумался, нарисовал печатку по образу и подобию авторской, протравил и собрал. Собрать получилось. Всё вышло очень продумано и аккуратно.
Вот только работать пробник не захотел, сколько с ним не бился. А мне не захотелось отступать. Для лучшего восприятия схемы перечертил её на «свой лад». И так «родная» (за две недели мытарств), стала она и более понятной визуально.
А печатную плату доделал по-хитрому. Стала она «двухсторонней» - со второй стороны расположил детали, не уместившиеся на первой. Для простоты решения, возникшего затруднения, разместил их «навесом». Тут не до изящества - пробник нужен.
Протравил печатную плату и запаял детали. Микросхему в этот раз поставил на панельку, для подачи питания приспособил разъем, который можно надёжно укрепить на плате при помощи пайки и корпус в дальнейшем уже можно «вешать» на него. А вот подстроечный резистор, с которым пробник заработал лучше всего, нашёл у себя только такой - далеко не миниатюрный.
Обратная сторона - плод прагматичности и вершина аскетизма. Что-то сказать здесь можно только про щупы, несмотря элементарность исполнения они вполне удобны, а функциональность так вообще выше всяческих похвал - способны на контакт с электролитическим конденсатором любого размера.
Всё поместил в импровизированный корпус, место крепления - резьбовое соединение разъёма питания. На корпус, соответственно пошёл минус питания. То есть он заземлён. Какая ни есть, а защита от наводок и помех. Подстроечник не вошёл, зато всегда «под рукой», будет теперь потенциометром. Вилка от радиотрансляционного динамика, раз и навсегда, позволит избежать путаницы с гнёздами мультиметра. Питание от лабораторного БП, но при помощи персонального провода с вилкой от ёлочной гирлянды.
И оно, это чудо неказистое, взяло и заработало, причём сразу и как надо. И с регулировкой никаких проблем - соответствующий одному ому, один милливольт выставляется легко, примерно в среднем положении регулятора.
А 10 Ом соответствует 49 мВ.
Исправный конденсатор, соответствует примерно 0,1 Ом.
Неисправный конденсатор, соответствует более 10 Ом. С поставленной задачей пробник справился, неисправные электролитические конденсаторы на плате ремонтируемого устройства были найдены. Все подробности относительно этой схемы найдёте в архиве. Максимально допустимые значения ESR для новых электролитических конденсаторов указаны в таблице:
А некоторое время спустя захотелось придать приставке более презентабельный вид, однако усвоенный постулат «лучшее - враг хорошего» трогать его не позволил - сделаю другой, более изящный и совершенный. Дополнительная информация, в том числе и схема исходного прибора, имеется в приложении . Про свои хлопоты и радости поведал Babay .
Обсудить статью ПРИСТАВКА К МУЛЬТИМЕТРУ ESR МЕТР
